El Sol lanza una llamarada solar de clase X, produciendo eyecciones de masa coronal hacia la Tierra. La mancha solar activa AR3777 a principios de agosto de 2024 provocó la más poderosa de las tres erupciones solares en este período, enviando otra eyección de masa coronal a la Tierra con una posible tormenta geomagnética. Las CME son poderosas explosiones de campo magnético y plasma que se producen debido a erupciones solares en el Sol, que pueden provocar poderosas tormentas geomagnéticas en la Tierra.
Las erupciones solares de clase X son la clase más poderosa de erupciones solares, y la designación X va seguida de un número del 1 al 9 que indica su potencia, siendo 9 el más alto. De hecho, no existen límites de velocidad para las eyecciones de masa coronal. ¡La erupción del 8 de agosto superó los 1.000 km/s (2,2 millones de millas por hora)!
La nave espacial Solar Orbiter de la ESA ha proporcionado datos importantes para responder a la pregunta que ha atormentado a los científicos durante décadas: de dónde proviene la energía para calentar y acelerar el viento solar. Trabajando en conjunto con la sonda solar Parker de la NASA, Solar Orbiter muestra que la energía requerida para impulsar este flujo proviene de fluctuaciones a gran escala en el campo magnético del Sol.
El viento solar es una corriente constante de partículas cargadas que surge de la atmósfera solar (llamada corona) y pasa volando por la Tierra. Es la colisión del viento solar con la atmósfera de nuestro planeta lo que provoca la aparición de coloridas auroras en nuestros cielos.
El “rápido” viento solar se mueve a velocidades de más de 500 km/s, lo que equivale a la friolera de 1,8 millones de km/h. Curiosamente, este viento sale de la corona del Sol a una velocidad más lenta, por lo que algo lo acelera a medida que se aleja. Los vientos de millones de grados se enfrían naturalmente, se expanden hasta alcanzar un volumen mayor y se vuelven menos densos, como el aire en la Tierra cuando se escala una montaña. Sin embargo, se enfría más lentamente de lo que se esperaría basándose únicamente en este efecto.
Entonces, ¿qué proporciona la energía necesaria para acelerar y calentar las partes más rápidas del viento solar? Los datos del Solar Orbiter de la ESA y la sonda solar Parker de la NASA han proporcionado pruebas convincentes de que la respuesta está en las fluctuaciones a gran escala del campo magnético del Sol, conocidas como ondas de Alfvén.
“Antes de este trabajo, se había sugerido que las ondas de Alfvén eran una fuente potencial de energía, pero no teníamos evidencia definitiva”, dice la coautora del primer artículo, Yeimi Rivera, del Centro de Astrofísica de Harvard y el Instituto Smithsonian, Massachusetts.
En un gas normal, como la atmósfera terrestre, el único tipo de ondas que se pueden transmitir son las ondas sonoras. Sin embargo, cuando el gas se calienta a temperaturas inusuales, como en la atmósfera del Sol, se convierte en un estado electrificado conocido como plasma y responde a los campos magnéticos. Esto permite que se formen ondas llamadas ondas de Alfvén en un campo magnético. Estas ondas almacenan energía y pueden transferirla eficientemente a través del plasma.
Un gas ordinario expresa su energía almacenada en forma de densidad, temperatura y velocidad. Sin embargo, en un plasma, el campo magnético también almacena energía. Tanto Solar Orbiter como Parker Solar Probe contienen los instrumentos necesarios para medir las propiedades del plasma, incluido su campo magnético.
Aunque las dos naves espaciales se encuentran a diferentes distancias del Sol y en órbitas completamente diferentes, en febrero de 2022 las naves espaciales se encontraron coincidentemente alineadas con el mismo flujo de viento solar.
Parker, que opera a una distancia de 13,3 radios solares (unos 9 millones de kilómetros) del Sol en los bordes más exteriores de la corona solar, fue el primero en cruzar la corriente. Solar Orbiter, que opera a una distancia de 128 radios solares (89 millones de kilómetros), cruzó la corriente uno o dos días después. “Este trabajo sólo fue posible gracias a la alineación especial de las dos naves espaciales, que tomaron muestras de la misma corriente de viento solar en diferentes etapas de su trayectoria desde el Sol”, dice Yeimi.
Aprovechando al máximo esta rara alineación, el equipo comparó mediciones del mismo flujo de plasma en dos ubicaciones diferentes. Primero convirtieron las mediciones en cuatro cantidades de energía clave, que incluían una medición de la energía almacenada en un campo magnético llamado flujo de energía de las olas.
Dado que la energía no se puede crear ni destruir, sino sólo convertir de una forma a otra, el equipo comparó las lecturas de Parker con las del Solar Orbiter. Hicieron esta comparación con y sin el término de energía magnética.
“Descubrimos que si no tenemos en cuenta el flujo de energía de las olas en Parker, no podemos igualar exactamente la cantidad de energía que tiene Solar Orbiter”, dice el coautor Samuel Badman del Centro de Astrofísica de la Institución Harvard-Smithsonian , Massachusetts.
Cerca del Sol, donde Parker midió el flujo, aproximadamente el 10% de la energía total se encontró en el campo magnético. En Solar Orbiter, esa cifra se redujo a sólo el 1%, pero el plasma se aceleró y se enfrió más lentamente de lo esperado.
Comparando los números, el equipo concluyó que la energía magnética perdida proporcionó la aceleración y ralentizó el enfriamiento del plasma, proporcionando parte de su propio calentamiento.
Los datos también muestran cuán importantes son las configuraciones magnéticas conocidas como inversiones para la aceleración del viento. Los retornos representan grandes desviaciones de las líneas del campo magnético del Sol y son ejemplos de ondas de Alfvén. Se han observado desde las primeras sondas solares en la década de 1970, pero la frecuencia de su detección ha aumentado drásticamente desde que Parker Solar Probe se convirtió en la primera nave espacial en volar a través de la corona del Sol en 2021 y descubrir que los retornos se agrupan en parches.
El nuevo trabajo confirma que estas regiones retorcidas contienen suficiente energía para explicar la parte faltante de la aceleración y el calentamiento del rápido viento solar.
“Este nuevo trabajo reúne inteligentemente algunas de las piezas más importantes del rompecabezas solar. Cada vez más datos recopilados por Solar Orbiter, Parker Solar Probe y otras misiones nos muestran que diferentes fenómenos solares realmente trabajan juntos para crear este entorno magnético inusual”, dice Daniel Müller, científico del proyecto Solar Orbiter de la ESA.
Y esto no es sólo información sobre nuestro sistema solar. “Nuestro Sol es la única estrella del Universo cuyo viento podemos medir directamente. Así que lo que hemos aprendido sobre nuestro Sol tiene el potencial de aplicarse al menos a otras estrellas de tipo solar, y quizás a otros tipos de estrellas que tienen vientos”, dice Samuel.
El equipo ahora está trabajando para ampliar su análisis y aplicarlo a formas más lentas de viento solar para descubrir si la energía del campo magnético del Sol juega un papel en acelerarlos y calentarlos.
La enorme mancha solar responsable de las espectaculares auroras de mayo desencadenó una gran erupción solar de clase X. La hiperactiva región de las manchas solares no ha disminuido en los próximos meses.
La región emergente de manchas solares AR3697 hizo sentir su presencia al liberar otra poderosa llamarada solar de clase X que surgió detrás del borde sureste del Sol. La erupción solar alcanzó su punto máximo a las 10:35 a.m. ET (1435 GMT) del 29 de mayo de 2024, provocando un apagón de radio de onda corta en toda Europa occidental y el este de Estados Unidos.
AR3697 es una versión recurrente de la mancha solar AR3664, responsable de la épica tormenta geomagnética G5 que ocurrió a mediados de mayo de ese año, la tormenta solar más poderosa desde 2003, que provocó auroras espectaculares en todo el mundo.
Inmediatamente después de la llamarada del 20 de mayo, el detector de partículas energéticas (EPD) de la nave Solar Orbiter detectó una explosión de iones que se movían a decenas de miles de kilómetros por segundo y electrones que se movían a una velocidad cercana a la de la luz.
Coincidiendo con este evento, las computadoras de BepiColombo y Mars Express (dos misiones planetarias de la ESA) experimentaron un gran aumento en el número de errores de memoria, probablemente causados por partículas de energía solar que golpean las células de memoria física dentro de la nave espacial. El científico del proyecto Mars Express, Olivier Witasse, señala: “Estos datos técnicos están destinados a controlar el estado de la nave espacial, pero muestran que también se pueden utilizar para detectar fenómenos meteorológicos espaciales, lo que en realidad no estaba previsto”.
Poco después, el coronógrafo Metis del Solar Orbiter vio al Sol expulsar la llamada “eyección de masa coronal”, y el magnetómetro del MAG registró su llegada a la nave espacial aproximadamente un día después. La enorme burbuja de plasma, formada por partículas cargadas que se movían a una velocidad media de unos 1.400 km/s, provocó grandes fluctuaciones en el campo magnético medido por la nave espacial. El Sol desgarró tanta materia que incluso fue visto desde el lado de la Tierra por la misión SOHO de la ESA/NASA.
Estos diferentes conjuntos de datos rastrean el movimiento de partículas y campos electromagnéticos de esta eyección masiva en todo el sistema solar. Esto, a su vez, ayuda a mejorar la precisión de las simulaciones de la actividad solar.
La llamarada más fuerte de la clase X más alta ocurrió en el Sol el 27 de mayo, informó a TASS el Instituto de Geofísica Aplicada (IPG).
“A las 10:08 hora de Moscú se registró en el rango de rayos X una llamarada X2,9 que duró 36 minutos”, informó el IPG. La llamarada ya ha interrumpido las comunicaciones por radio de onda corta.
Después de una serie de fuertes llamaradas en la estrella, a principios de mayo comenzó en la Tierra una fuerte tormenta magnética. La noche del 11 de mayo alcanzó un nivel extremo de potencia, que se registró por primera vez desde agosto de 2005.
El 29 de mayo se produjeron en el Sol ocho potentes llamaradas, una de las cuales de la clase X más alta, según informó a TASS el Instituto de Geofísica Aplicada (IPG).
“La alta actividad solar del miércoles provocó una serie de llamaradas de clase M y una llamarada de clase X1,4/2B que duró 87 minutos. Esta llamarada estuvo acompañada de una eyección de masa coronal, ráfagas de emisiones de radio y perturbaciones de las comunicaciones por radio de onda corta”, dijo el IPG.
Se registraron siete fuertes llamaradas de clase M en diferentes grupos de manchas solares. La primera llamarada M 1.3, que duró 15 minutos, se produjo a las 04.06 hora de Moscú, la última, también M1.3, que duró 28 minutos, se produjo a las 22.10 hora de Moscú. La llamarada más fuerte de clase M5.7 se registró a las 21.41 hora de Moscú. La anterior llamarada X2,9 se registró el 27 de mayo.
Después de una serie de fuertes llamaradas en la estrella, a principios de mayo comenzó en la Tierra una fuerte tormenta magnética. La noche del 11 de mayo alcanzó niveles de potencia extremos por primera vez desde agosto de 2005. Las llamaradas afectaron los sistemas de transmisión de información del planeta, por ejemplo, algunos satélites Starlink quedaron “fuera de servicio” de sus posiciones en órbita.
Las llamaradas solares, según la potencia de la radiación de rayos X, se dividen en cinco clases: A, B, C, M y X. La clase mínima A0.0 corresponde a una potencia de radiación en la órbita terrestre de 10 nW por 1 cuadrado. m Al pasar a la siguiente letra, la potencia aumenta 10 veces. Las llamaradas suelen ir acompañadas de emisiones de plasma solar, cuyas nubes, al llegar a la Tierra, pueden provocar tormentas magnéticas.
El 11 de junio, Solar Orbiter fue testigo de otra erupción solar de clase X que se produjo en el lado opuesto del Sol en AR3664. Comprender el comportamiento de regiones activas como AR3664 a lo largo de su vida ayudará en última instancia a predecir cómo afectarán las erupciones solares a la Tierra. Las misiones de la ESA proporcionan ojos y oídos en todo el sistema solar, utilizando la ciencia espacial en beneficio de la Tierra.
Las observaciones del Solar Orbiter de la cara oculta del Sol proporcionan información sobre lo que hará la misión de predicción meteorológica espacial Vigil de la ESA. Al observar el lado izquierdo del Sol (visto desde la Tierra), la nave espacial proporcionó un flujo constante de datos casi en tiempo real sobre la actividad solar potencialmente peligrosa antes de que apareciera a la vista desde la Tierra.
“Agregar datos de Vigil a nuestros servicios de clima espacial puede brindarnos pronósticos de 4 a 5 días antes para ciertos efectos del clima espacial y proporcionar más detalles que nunca. Estas alertas tempranas dan tiempo a los astronautas para ponerse a cubierto y a los operadores de satélites, redes eléctricas y sistemas de telecomunicaciones tiempo para tomar medidas de protección”, afirma Giuseppe Mandorlo, director del proyecto Vigil de la ESA.
Los científicos registraron cinco poderosas erupciones en el Sol el 14 de julio, una de ellas de clase X, según informó a TASS el Instituto de Geofísica Aplicada (FSBI IPG).
“El 14 de julio a las 05:34 hora de Moscú se detectó una llamarada X1,3 que duró 29 minutos en el rango de rayos X en el grupo de manchas solares 3738 (S12W39)”, informa el IPG.
Además, el domingo por la noche se produjeron llamaradas M5.0, M2.7, M1.7 y por la mañana, una llamarada M3.0.
Después de las llamaradas, el nivel de influencia de los estallidos de rayos X solares en la ionosfera terrestre, según datos del clima espacial, se situó en el nivel R3 (fuerte) en una escala de cinco indicadores, donde el más alto es R5 (extremo ).
Los científicos registraron ocho poderosas llamaradas de clase M en el Sol el 28 de julio, dijo a TASS el Instituto de Geofísica Aplicada (IGG).
La primera llamarada (M7.9) se produjo a las 04:51 hora de Moscú y la última (M1.7) a las 17:22 hora de Moscú. Las llamaradas se registraron en diferentes grupos de manchas solares.
Los científicos registraron la llamarada más poderosa, cercana a la clase X, a las 04:57 hora de Moscú. “En el rango de rayos X, en el grupo de manchas solares 3766 (S07E10), se detectó una llamarada M9.9 que duró 8 minutos”, informa el IPG.
Además, después de una serie de llamaradas, el nivel de influencia de las explosiones de rayos X solares en la ionosfera terrestre aumentó a R2 (moderado) en una escala de cinco indicadores, donde el nivel más alto es R5 (extremo). Según la vigilancia meteorológica espacial, cuatro llamaradas (M1.6, M9.9, M7.9, M7.8) estuvieron acompañadas de interrupciones en las comunicaciones por radio HF.
Los científicos registraron la tercera llamarada de clase X más alta en el Sol el 29 de julio, dijo a TASS el Instituto de Geofísica Aplicada (FSBI IPG).
“El 29 de julio a las 05:37 hora de Moscú, se detectó una llamarada X1,5 que duró 10 minutos en el rango de rayos X en el grupo de manchas solares 3764 (S05W04)”, dice el mensaje.
Anteriormente se reportaron llamaradas X1.2 (14 de julio) y X1.9 (16 de julio).
Las llamaradas solares, según la potencia de la radiación de rayos X, se dividen en cinco clases: A, B, C, M y X. La clase mínima A0.0 corresponde a una potencia de radiación en la órbita terrestre de 10 nanovatios por 1 metro cuadrado. . m Al pasar a la siguiente letra, la potencia aumenta 10 veces. Las llamaradas suelen ir acompañadas de emisiones de plasma solar, cuyas nubes, al llegar a la Tierra, pueden provocar tormentas magnéticas.
Los científicos registraron cinco poderosas erupciones solares el 14 de agosto, una de ellas de clase X, según informó a TASS el Instituto de Geofísica Aplicada (FSBI IPG). Cabe señalar que el brote estuvo acompañado de una interrupción en las comunicaciones por radio HF.
“El 14 de agosto a las 09:40 hora de Moscú se detectó una llamarada X1.1 que duró 58 minutos en el rango de rayos X en el grupo de manchas solares 3784 (N13E04)”, dice el informe. Además, los científicos registraron los brotes M1.3, M1.2, M4.2 y M4.4. El primero ocurrió el 14 de agosto a la 01:45 hora de Moscú.
Después de una serie de llamaradas, el nivel de influencia de las explosiones de rayos X solares en la ionosfera de la Tierra, según datos del clima espacial, alcanzó R3 (fuerte) en una escala de cinco indicadores, donde el más alto es R5 (extremo).
Mayo de 2024 ya ha demostrado ser un mes especialmente turbulento para el Sol. Durante la primera semana completa de mayo, una ráfaga de grandes erupciones solares y eyecciones de masa coronal (CME) lanzaron nubes de partículas cargadas y campos magnéticos hacia la Tierra, creando la tormenta solar más poderosa que ha llegado a la Tierra en dos décadas, y quizás una de las más poderosas. Las tormentas solares más poderosas que jamás hayan azotado la Tierra han sido registradas en los últimos 500 años.
“Estaremos estudiando este evento durante años”, dijo Teresa Nieves-Chinchilla, directora interina de la Oficina de Análisis del Clima Espacial Luna a Marte (M2M) de la NASA. “Esto nos ayudará a probar los límites de nuestros modelos y la comprensión de las tormentas solares”.
Los primeros signos de tormenta solar comenzaron la tarde del 7 de mayo con dos poderosas erupciones solares. Del 7 al 11 de mayo, varias poderosas erupciones solares y al menos siete eyecciones de masa coronal se precipitaron hacia la Tierra. Ocho de las llamaradas durante este período fueron del tipo más potente, conocido como clase X, con el pico más fuerte clasificado como X5,8. (Desde entonces, la misma región solar ha producido muchas más erupciones grandes, incluida la erupción X8.7, la llamarada más poderosa vista en este ciclo solar, el 14 de mayo).
Moviéndose a velocidades de hasta 3 millones de millas por hora, las eyecciones de masa coronal se acumularon en ondas que alcanzaron la Tierra a partir del 10 de mayo, creando una tormenta geomagnética de larga duración que alcanzó una calificación de G5, el nivel más alto en la escala de tormentas geomagnéticas no visto desde entonces. 2003.
“Todas las eyecciones de masa coronal ocurrieron casi simultáneamente, y las condiciones eran perfectas para que ocurriera una tormenta verdaderamente histórica”, dijo Elizabeth MacDonald, líder del equipo de ciencia ciudadana de heliofísica de la NASA y científica astronauta en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt. Estado de Maryland.
Cuando la tormenta llegó a la Tierra, creó auroras brillantes que pudieron verse en todo el mundo. Las auroras eran visibles incluso en latitudes inusualmente bajas, incluido el sur de Estados Unidos y el norte de la India. Las auroras más fuertes se observaron la noche del 10 de mayo y continuaron iluminando el cielo nocturno durante todo el fin de semana. Miles de informes enviados al sitio de ciencia ciudadana Aurorasaurus, financiado por la NASA, están ayudando a los científicos a estudiar el evento para aprender más sobre las auroras.
“Las cámaras, incluso las cámaras estándar de los teléfonos móviles, son mucho más sensibles a los colores de las auroras que antes”, dijo McDonald. “Al recopilar fotografías de todo el mundo, tenemos una gran oportunidad de aprender más sobre las auroras a través de la ciencia ciudadana”.
Según una medida de la gravedad de las tormentas geomagnéticas llamada índice de tiempo de perturbación de las tormentas, que se remonta a 1957, esta tormenta fue similar a las tormentas históricas de 1958 y 2003. Y con informes de auroras visibles hasta 26 grados de latitud magnética, esta reciente tormenta rivaliza con algunos de los avistamientos de auroras en latitudes más bajas registrados en los últimos cinco siglos, aunque los científicos todavía están evaluando esa clasificación.
“Es un poco más difícil evaluar las tormentas a lo largo del tiempo porque nuestra tecnología cambia constantemente”, dice Delores Knipp, profesora de investigación en el Departamento de Ciencias de Ingeniería Aeroespacial de Smead y científica principal del Observatorio de Gran Altitud NCAR en Boulder, Colorado. “La visibilidad de las auroras no es un indicador perfecto, pero nos permite comparar a lo largo de los siglos”.
McDonald anima a la gente a seguir enviando informes sobre auroras a Aurorasaurus.org, señalando que incluso aquellas que no han sido observadas son valiosas para ayudar a los científicos a comprender la magnitud del evento.
Antes de la tormenta, el Centro de Predicción del Clima Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, responsable de pronosticar los efectos de las tormentas solares, envió alertas a los operadores de redes eléctricas y satélites comerciales para ayudarlos a mitigar posibles impactos.
Las advertencias ayudaron a muchas misiones de la NASA a prepararse para la tormenta y algunas naves espaciales apagaron ciertos instrumentos o sistemas con anticipación para evitar problemas. El ICESat-2 de la NASA, que estudia las capas de hielo polares, entró en modo seguro, probablemente debido al aumento de la resistencia debido a la tormenta.
Es fundamental contar con mejores datos sobre cómo los fenómenos solares afectan la atmósfera superior de la Tierra para comprender el impacto del clima espacial en los satélites, las misiones tripuladas y la infraestructura terrestre y espacial. Hasta la fecha, sólo existen unas pocas mediciones directas limitadas en esta región. Pero habrá más. Misiones futuras como la Constelación de Dinámica Geoespacial (GDC) de la NASA y el Acoplamiento Dinámico Atmósfera Neutral-Ionosfera (DYNAMIC) podrán ver y medir exactamente cómo responde la atmósfera de la Tierra a los flujos de energía que ocurren durante tormentas solares como esta. Estas mediciones también serán valiosas cuando la NASA envíe astronautas a la Luna en las misiones Artemis y más tarde a Marte.