Un equipo internacional elabora mapas globales del campo magnético coronal global del Sol

Por primera vez, científicos del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos han tomado mediciones casi diarias del campo magnético coronal global del Sol, una región del Sol que solo se había observado de manera irregular en el pasado. Las observaciones resultantes están proporcionando información valiosa sobre los procesos que impulsan las intensas tormentas solares que afectan a las tecnologías fundamentales y, por lo tanto, a las vidas y los medios de subsistencia aquí en la Tierra. En concreto, en la revista 'Science' se publica un análisis de los datos, recopilados durante ocho meses por un instrumento llamado Polarímetro Coronal Multicanal Mejorado (UCoMP). El campo magnético solar es el principal impulsor de las tormentas solares, que pueden suponer una amenaza para las redes eléctricas, los sistemas de comunicación y las tecnologías espaciales como el GPS. Sin embargo, nuestra capacidad para comprender cómo el campo magnético acumula energía y entra en erupción se ha visto limitada por el desafío de observarlo en la corona solar, la atmósfera superior del Sol. Medir el magnetismo de la región mediante métodos polarimétricos estándar requiere normalmente equipos grandes y costosos que, hasta la fecha, solo han podido estudiar pequeños segmentos de la corona. Sin embargo, el uso combinado de la sismología coronal y las observaciones de UCoMP permite a los investigadores producir imágenes consistentes y completas del campo magnético de la corona global: la imagen de todo el Sol que se ve durante un eclipse solar. "El mapeo global del campo magnético coronal ha sido una parte importante que faltaba en el estudio del Sol", argumenta Zihao Yang, autor principal que realizó esta investigación como graduado de doctorado en la Universidad de Pekín, China, y ahora es investigador postdoctoral en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF NCAR). "Esta investigación nos está ayudando a llenar un vacío crucial en nuestra comprensión de los campos magnéticos coronales, que son la fuente de energía de las tormentas que pueden impactar la Tierra". Aunque los científicos han podido medir de forma rutinaria el campo magnético de la superficie del Sol, conocida como fotosfera, durante mucho tiempo ha sido difícil medir el campo magnético coronal, mucho más tenue. Esto ha limitado una comprensión más profunda de la estructura tridimensional y la evolución del campo magnético de la corona, donde se forman las tormentas solares. Para medir en profundidad los campos magnéticos coronales tridimensionales, se necesitan grandes telescopios como el Telescopio Solar Daniel K. Inouye (DKIST) de la NSF. Con una apertura de 4 metros de diámetro, el DKIST es el telescopio solar más grande del mundo y recientemente demostró su capacidad innovadora para realizar observaciones detalladas del campo magnético coronal . Sin embargo, el DKIST no es capaz de mapear el Sol de una sola vez. El instrumento UCoMP, más pequeño, es en realidad más adecuado para proporcionar a los científicos imágenes globales del campo magnético coronal, aunque con una resolución menor y en una proyección bidimensional. Las observaciones de ambas fuentes son, por lo tanto, altamente complementarias para una visión holística del campo magnético coronal. El UCoMP es principalmente un coronógrafo, un instrumento que utiliza un disco para bloquear la luz del Sol, de forma similar a un eclipse, lo que facilita la observación de la corona. También combina un polarímetro de Stokes, que captura información espectral como la intensidad de la línea coronal y la velocidad Doppler. Aunque el UCoMP tiene una apertura mucho más pequeña (20 cm), puede tomar una vista más amplia que permite estudiar todo el Sol la mayoría de los días. Los investigadores aplicaron un método llamado sismología coronal para rastrear las ondas transversales magnetohidrodinámicas (MHD) en los datos de UCoMP. Las ondas MHD les proporcionaron información que les permitió crear un mapa bidimensional de la fuerza y ??la dirección del campo magnético coronal. En 2020, un estudio previo utilizó el predecesor de UCoMP y el método de sismología coronal para producir el primer mapa del campo magnético coronal global. Este fue un paso crucial hacia las mediciones rutinarias del campo magnético coronal. UCoMP ha ampliado las capacidades que permiten realizar mediciones rutinarias más detalladas. Durante el estudio de UCoMP, el equipo de investigación produjo 114 mapas del campo magnético entre febrero y octubre de 2022, es decir, uno casi cada dos días. "Estamos entrando en una nueva era de investigación en física solar en la que podemos medir rutinariamente el campo magnético coronal", sentencia Yang. Las observaciones también permitieron obtener las primeras mediciones del campo magnético coronal en las regiones polares. Los polos del Sol nunca habían sido observados directamente porque la curvatura del Sol cerca de ellos lo mantiene fuera de nuestra vista desde la Tierra. Aunque los investigadores no vieron directamente los polos, por primera vez pudieron tomar medidas del magnetismo que emitían. Esto se debió en parte a la mejor calidad de los datos proporcionados por UCoMP y a que el Sol estaba cerca del máximo solar. Las emisiones típicamente débiles de la región polar han sido mucho más fuertes, lo que hace más fácil obtener resultados del campo magnético coronal en las regiones polares. Como investigador postdoctoral en NSF NCAR, Yang continuará su investigación del campo magnético del Sol; espera mejorar los modelos coronales existentes que se basan en mediciones de la fotosfera. Dado que el método actual utilizado con UCoMP está limitado a dos dimensiones, aún no captura el campo magnético tridimensional completo. Yang y sus colegas esperan combinar su investigación con otras técnicas para obtener una comprensión más profunda del vector completo del campo magnético en la corona. La tercera dimensión del campo magnético, orientada a lo largo de la línea de visión del observador, es de particular importancia para entender cómo se energiza la corona antes de una erupción solar. En última instancia, se necesita una combinación de un gran telescopio y un campo de visión global para medir todos los giros y enredos tridimensionales que se esconden detrás de fenómenos como las erupciones solares; esta es la motivación detrás del Observatorio de Magnetismo Solar Coronal (COSMO), un telescopio refractor solar de 1,5 metros de diámetro que se encuentra en su estudio de diseño final. "Dado que el magnetismo coronal es la fuerza que hace que la masa del Sol vuele a través del sistema solar, tenemos que observarlo en 3D y en todas partes a la vez, a lo largo de la corona global", agrega Sarah Gibson, directora de desarrollo de COSMO y científica del NSF NCAR, coautora del artículo. "El trabajo de Yang representa un gran paso adelante en nuestra capacidad para comprender cómo cambia el campo magnético coronal global del Sol de un día para otro. Esto es fundamental para nuestra capacidad de predecir y prepararnos mejor para las tormentas solares, que son un peligro cada vez mayor para nuestras vidas, cada vez más dependientes de la tecnología, aquí en la Tierra", finaliza.