Primeras mediciones definitivas del campo eléctrico solar

A medida que la sonda solar Parker se acerca al sol, aprendemos cosas nuevas sobre nuestra estrella. En un nuevo estudio, un grupo internacional de científicos informa de las primeras mediciones definitivas del campo eléctrico del Sol y de cómo este interactúa con el viento solar, ese flujo rápido de partículas cargadas que pueden afectar las actividades en la Tierra, desde los tendidos eléctricos a los satélites de navegación y telecomunicaciones.

Los investigadores calcularon la distribución de electrones dentro del campo eléctrico del Sol, un logro que fue posible gracias a que la sonda Parker se zambulló a 0.1 unidades astronómicas (AU), o apenas a 14.5 millones de kilómetros, del Sol. Esto es lo más cerca que cualquier nave espacial ha estado de nuestra estrella.

A partir de la distribución de los electrones, los físicos pudieron discernir el tamaño, la amplitud y el alcance del campo eléctrico del Sol con mayor claridad que antes.

“No se pueden hacer estas mediciones lejos del Sol, sólo cuando se está cerca”, dice Jasper Halekas, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Iowa, Estados Unidos, y líder del estudio.

“Es como tratar de entender una cascada mirando el río a la distancia. Con las mediciones que hicimos a 0.1 AU, en realidad estamos dentro de la cascada. El viento solar todavía se acelera en ese punto. Es realmente un ambiente increíble.”

Representación de la sonda Parker al acercarse al Sol.

El campo eléctrico del Sol se origina de la interacción de protones y electrones arrancados de los átomos de hidrógeno al interior del núcleo solar. En este entorno, los electrones, con masas 1,800 veces menores que la de los protones, son expulsados e impulsados ​​hacia afuera. Pero los protones, con su carga positiva, ejercen cierto control hacia los electrones debido a su carga opuesta.

“Los electrones están tratando de escapar, pero los protones están tratando de hacerlos retroceder. Y ese es el campo eléctrico”, dice Halekas, investigador del instrumento Solar Wind Electrons, Alphas and Protons (SWEAP por sus siglas en Inglés) a bordo de la Parker Solar de la NASA, lanzada en agosto de 2018. SWEAP tiene un total de cuatro sensores y está diseñado para tomar medidas del viento solar, incluidos electrones, iones de hidrógeno (protones) y helio.

“Si no hubiera campo eléctrico, todos los electrones escaparían. Pero el campo eléctrico lo mantiene todo junto como un flujo homogéneo”, añade Helekas.

Esto lo podemos imaginar de la siguiente forma. El campo eléctrico del Sol es como un cuenco inmenso y los electrones como canicas rodando por los lados a diferentes velocidades. Algunos de los electrones, o canicas en esta metáfora, son lo suficientemente rápidos como para cruzar el borde del bowl, mientras que otros no aceleran lo suficiente y eventualmente ruedan hacia el interior de recipiente.

“Estamos midiendo los que regresan y no los que no regresan”, dice Halekas.

“Básicamente, existe un límite de energía que podemos medir entre los que escapan del cuenco y los que no. Dado que estamos lo suficientemente cerca del Sol, podemos realizar mediciones precisas de la distribución de electrones antes de que ocurran colisiones y se diluya la huella del campo eléctrico “.

A partir de estas observaciones, los físicos pueden aprender más sobre el viento solar: ese chorro de plasma con velocidades de cientos de kilómetros por segundo, que baña la Tierra y otros planetas del sistema solar. Uno de los hallazgos principales del estudio es que el campo eléctrico del Sol ejerce cierta influencia sobre el viento solar, pero esta es menor de lo que se pensaba.

“Ahora podemos poner un número de cuánta aceleración es proporcionada por el campo eléctrico del sol”, dice Halekas.

“Parece que es una pequeña parte del total. No es la principal fuente que empuja al plasma. Eso apunta a otros mecanismos que podrían estar dando al viento solar la mayor parte de su impulso”.

El artículo, The sunward electron deficit: A telltale sign of the sun’s electric potential, por Jasper Halekas et al. se publicó en línea el 14 de julio en The Astrophysical Journal.

Nota de prensa original en idioma Inglés, Physicists describe sun’s electric field

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