Solar Orbiter: de las imágenes a la física

Los últimos resultados de Solar Orbiter muestran que la misión está estableciendo las primeras asociaciones entre fenómenos en la superficie del Sol y lo que sucede en el espacio interplanetario alrededor de la nave

Solar Orbiter detecta “hogueras” en el Sol (anotado)

También ofrecen nuevos datos sobre las “hogueras” solares, la meteorología espacial y la desintegración de los cometas.

“No podría estar más satisfecho con el desempeño de Solar y los distintos equipos que mantienen en funcionamiento la nave y sus instrumentos”, afirma Daniel Müller, científico del proyecto Solar Orbiter de la ESA.

“Ha sido un verdadero esfuerzo conjunto, y más en las difíciles circunstancias de este año, aunque ahora estamos empezando a ver que todo ese trabajo ha merecido la pena”.

Los diez instrumentos científicos de Solar Orbiter se dividen en dos grupos: seis telescopios de detección remota y cuatro instrumentos in situ.

Los primeros observan el Sol y su atmósfera extendida, la corona. Los segundos miden las partículas alrededor de la nave, liberadas por el Sol y conocidas con el nombre de “viento solar”, junto con sus campos magnético y eléctrico. Hacer un seguimiento de dichas partículas y campos hasta la superficie solar es uno de los principales objetivos de Solar Orbiter.

Durante el primer acercamiento al Sol de Solar Orbiter, que tuvo lugar el 15 de junio de 2020 y durante el cual la nave quedó a 77 millones de kilómetros, registraron datos los dos conjuntos de instrumentos.

Huellas del viento solar

Los datos de Solar Orbiter han permitido calcular la región de origen del viento solar que golpea a la nave e identificar su “huella” en las imágenes de detección remota. En un ejemplo estudiado en junio de 2020, la huella se ve en el margen de una región denominada “agujero coronal”, desde donde el campo magnético del Sol se extiende al espacio y permite que fluya el viento solar.

Aunque se trata de un trabajo preliminar, ya va más allá de lo que era posible hasta el momento.

“Hasta ahora no habíamos sido capaces de cartografiarlo con tanta precisión”, señala Tim Horbury, del Imperial College London y jefe del Grupo de Trabajo de Detección In-Situ de Solar Orbiter.

La física de las hogueras

Solar Orbiter también ofrece nueva información sobre las hogueras solares que llamaron la atención de todo el mundo a mediados de este año.

Las primeras imágenes de la misión mostraban una multitud de lo que parecían minúsculas erupciones solares desperdigadas por la superficie del Sol. Los científicos les dieron el nombre de “hogueras” porque aún se desconoce la energía exacta asociada estos eventos. Sin la energía, no está claro si se trata del mismo fenómeno que otras erupciones de bajo alcance detectadas por distintas misiones. Lo que hace que resulten tan interesantes es que desde hace mucho se creía que podrían existir en el Sol nanollamaradas a escala reducida, pero hasta ahora carecíamos de medios para ver fenómenos tan pequeños.

“Estas hogueras podrían ser las nanollamaradas que buscamos con Solar Orbiter”, indica Frédéric Auchère, del Instituto de Astrofísica Espacial de Orsay (Francia) y jefe del Grupo de Trabajo de Detección Remota de Solar Orbiter.

Esto es importante porque, en teoría, estas nanollamaradas serían responsables de calentar la corona, la atmósfera exterior del Sol. El hecho de que la corona se encuentre a aproximadamente un millón de grados Celsius, mientras que la superficie tan solo alcanza unos cinco mil grados es uno de los mayores enigmas de la actual física solar. Investigar este misterio es uno de los objetivos científicos clave de Solar Orbiter.

Para explorar esta idea, los investigadores han estado analizando datos con el Sensor de Imágenes Espectrales del Entorno Coronal (SPICE). Este instrumento de Solar Orbiter está diseñado para revelar la velocidad del gas en la superficie solar y ha mostrado que, de hecho, existen eventos a pequeña escala en los que el gas se mueve a una velocidad significativa, aunque aún no se ha buscado una correlación con las hogueras.

“Ahora mismo, lo único que hemos hecho ha sido poner a punto los datos, mientras los equipos siguen aprendiendo sobre el comportamiento de los instrumentos en el espacio, y los resultados son muy preliminares. Pero es evidente que hemos visto cosas interesantísimas”, admite Frédéric. “Solar Orbiter es sobre todo una misión de descubrimiento, por lo que resulta muy emocionante”.

A la cola de un cometa

Además de progresar hacia los objetivos científicos de Solar Orbiter, también se han dado felices casualidades científicas.

Poco después del lanzamiento de la misión, se vio que pasaría por detrás del cometa ATLAS y atravesaría sus dos colas. Aunque Solar Orbiter no estaba diseñado para un encuentro así y en aquel momento no estaba previsto que recopilase datos científicos, los expertos de la misión se aseguraron de que todos los instrumentos in situ registrasen este encuentro único.

Sin embargo, la naturaleza aún iba a sacarse otro as de la manga: el cometa se desintegró antes de que la nave pudiera acercarse. Así que, en vez de las potentes señales de las colas, era más que posible que la misión no viera nada de nada.

Pero ese no fue el caso. Solar Orbiter detectó signos en los datos del cometa ATLAS, aunque no del tipo que los científico normalmente se habrían esperado. En lugar de un único y nítido cruce con las colas, la nave detectó numerosos episodios de ondas en los datos magnéticos. También detectó masas de polvo, que probablemente se habían liberado del interior del cometa y se habían dividido en numerosos fragmentos minúsculos.

“Es la primera vez que hemos atravesado los restos de un cometa que se acababa de desintegrar”, explica Tim. “Ahí hay un montón de datos verdaderamente interesantes y constituye un nuevo ejemplo del tipo de ciencia fortuita y de alta calidad que podemos hacer con Solar Orbiter”.

Datos de partículas de toda una órbita

Meteorología espacial sigilosa

Solar Orbiter ha estado midiendo el viento solar gran parte del tiempo que lleva en el espacio y ha llegado a registrar varias eyecciones de partículas procedentes del Sol. Además, el 19 de abril, una eyección de masa coronal particularmente interesante inundó a Solar Orbiter.

Las eyecciones son fenómenos meteorológicos de gran envergadura en los que la atmósfera exterior del Sol llega a expulsar miles de millones de toneladas de partículas. Durante esta eyección concreta, que el Sol liberó el 14 de abril, Solar Orbiter había recorrido aproximadamente un veinte por ciento del camino de la Tierra al Sol.

Detecciones multipunto de una eyección de masa coronal

Solar Orbiter no fue la única astronave que observó el evento. Dio la casualidad de que BepiColombo, la misión a Mercurio de la ESA, volaba junto a la Tierra en ese instante. Además, la misión solar STEREO de la NASA se hallaba a unos noventa grados de la línea Sol-Tierra, mirando directamente al área del espacio que atravesaba la eyección de masa coronal. Así, vio el impacto de la eyección en Solar Orbiter y, después, en BepiColombo y la Tierra. Combinando las mediciones de las distintas naves, los investigadores han podido estudiar a fondo cómo evolucionó la eyección mientras se desplazaba por el espacio.

Esto es lo que se conoce como ciencia multipunto y, gracias al número de naves que ahora mismo hay en el sistema solar interior, será una herramienta cada vez más potente en nuestro afán por comprender el viento solar y la meteorología espacial.

“Podemos observar las eyecciones en remoto, podemos medirlas in situ y podemos ver cómo cambian a medida que se acercan a la Tierra”, señala Tim.

Pero quizá las naves que no observaron el evento resulten tan interesantes como las que sí lo hicieron. La sonda SOHO de la ESA-NASA, que se encontraba delante de la Tierra y observa continuamente el Sol en busca de erupciones como esta, apenas la registró. Así, el evento del 19 de abril se clasifica en una categoría poco común de fenómenos meteorológicos espaciales, que tiene el nombre de “eyecciones de masa coronal sigilosas”. Estudiar estos fenómenos un tanto esquivos nos ayudará a comprender mejor la meteorología espacial.

Solar Orbiter sobrevolando Venus

Durante los próximos años se incrementarán las oportunidades de hacer ciencia multipunto. El 27 de diciembre, Solar Orbiter completará su primera maniobra de asistencia gravitacional alrededor de Venus, en la que la nave empleará la gravedad de este planeta para acercarse más al Sol, y se situará en una posición mejor para sumarse a las mediciones de la sonda solar Parker de la NASA, que también realizará dos de estas maniobras alrededor de Venus en 2021.

Mientras Parker efectúa mediciones in situ desde el interior de la atmósfera de nuestra estrella, Solar Orbiter capturará imágenes de la misma región. Juntas, las dos misiones nos permitirán conocer los detalles y obtener una panorámica del Sol.

“2021 va a ser un año emocionante para Solar Orbiter”, reconoce Teresa Nieves-Chinchilla, científica del proyecto Solar Orbiter de la NASA. “Para finales de año, todos los instrumentos estarán funcionando juntos en modo científico completo y nos prepararemos para acercarnos aún más al Sol”.

En 2022, Solar Orbiter quedará a menos de 48 millones de kilómetros de la superficie del Sol, más de 20 millones de kilómetros más cerca del astro de lo que habrá llegado en 2021.

ESA

Esta entrada se publicó en Reportajes en 26 Dic 2020 por Francisco Martín León