Utilizando datos del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, o SDO, los científicos han desarrollado un nuevo modelo que predijo con éxito siete de las erupciones más grandes del Sol del último ciclo solar, de un conjunto de nueve. Con más desarrollo, el modelo podría usarse para informar algún día los pronósticos de estas intensas explosiones de radiación solar.
A medida que avanza en su ciclo natural de 11 años, el Sol pasa de períodos de actividad alta a baja, y vuelve a estar alto nuevamente. Los científicos se centraron en las llamaradas de clase X, el tipo más poderoso de estos fuegos artificiales solares. En comparación con las bengalas más pequeñas, las bengalas grandes como estas son relativamente poco frecuentes; en el último ciclo solar, hubo alrededor de 50. Pero pueden tener grandes impactos, desde interrumpir las comunicaciones por radio y las operaciones de la red eléctrica, hasta, en el momento más grave, poner en peligro a los astronautas en el camino de la fuerte radiación solar. Los científicos que trabajan en el modelado de llamaradas esperan que algún día sus esfuerzos puedan ayudar a mitigar estos efectos.
Dirigido por Kanya Kusano, director del Instituto de Investigación Ambiental Espacio-Tierra de la Universidad de Nagoya en Japón, un equipo de científicos construyó su modelo en una especie de mapa magnético: las observaciones de SDO de los campos magnéticos en la superficie del Sol. Sus resultados fueron publicados en Science el 30 de julio de 2020.
Es bien sabido que las llamaradas surgen de puntos calientes de actividad magnética en la superficie solar, llamados regiones activas. (En luz visible, aparecen como manchas solares, manchas oscuras que salpican el Sol). El nuevo modelo funciona identificando características clave en una región activa, características que los científicos teorizaron son necesarias para desencadenar una llamarada masiva.
El primero es el disparador inicial. Las llamaradas solares, especialmente las de clase X, liberan enormes cantidades de energía. Antes de una erupción, esa energía está contenida en retorcidas líneas de campo magnético que forman arcos inestables sobre la región activa. Según los científicos, las líneas en forma de cuerda muy retorcidas son un precursor de las erupciones más grandes del Sol. Con suficiente torsión, dos arcos vecinos se pueden combinar en un gran arco de doble joroba. Este es un ejemplo de lo que se conoce como reconexión magnética, y el resultado es una estructura magnética inestable, un poco como una "M" redondeada, que puede desencadenar la liberación de una inundación de energía, en forma de llamarada.
El lugar donde ocurre la reconexión magnética también es importante, y uno de los detalles que los científicos construyeron su modelo para calcular. Dentro de una región activa, hay límites donde el campo magnético es positivo en un lado y negativo en el otro, como un imán de refrigerador normal.
"Es similar a una avalancha", dijo Kusano. "Las avalanchas comienzan con una pequeña grieta. Si la grieta está en lo alto de una pendiente empinada, es posible que se produzca un choque mayor". En este caso, la grieta que inicia la cascada es la reconexión magnética. Cuando la reconexión ocurre cerca del límite, existe la posibilidad de una gran llamarada. Lejos del límite, hay menos energía disponible y una llamarada en ciernes puede desaparecer, aunque, señaló Kusano, el Sol aún podría desencadenar una nube rápida de material solar, llamada eyección de masa coronal.
Kusano y su equipo observaron las siete regiones activas del último ciclo solar que produjeron las llamaradas más fuertes en el lado del Sol que mira hacia la Tierra (también se centraron en las llamaradas de la parte del Sol más cercana a la Tierra, donde las observaciones del campo magnético son mejores). Las observaciones de SDO de las regiones activas les ayudaron a localizar los límites magnéticos correctos y calcular las inestabilidades en los puntos calientes. Al final, su modelo predijo siete de nueve brotes totales, con tres falsos positivos. Los dos que el modelo no tuvo en cuenta, explicó Kusano, fueron excepciones al resto: a diferencia de los otros, la región activa desde la que explotaron era mucho más grande y no produjo una eyección de masa coronal junto con el destello.
"Las predicciones son un objetivo principal del programa y las misiones Living with a Star de la NASA", dijo Dean Pesnell, investigador principal de SDO en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, que no participó en el estudio. SDO fue la primera misión del programa Living with a Star. "Precursores precisos como este, que pueden anticipar llamaradas solares significativas, muestran el progreso que hemos hecho para predecir estas tormentas solares que pueden afectar a todos".
Si bien se necesita mucho más trabajo y validación para lograr que los modelos lleguen al punto en que puedan hacer pronósticos sobre los que los operadores de redes eléctricas o naves espaciales puedan actuar, los científicos han identificado las condiciones que creen que son necesarias para una erupción importante. Kusano dijo que está emocionado de tener un primer resultado prometedor.
"Me alegra que nuestro nuevo modelo pueda contribuir al esfuerzo", dijo.

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