El polvo cargado cerca del Sol podría alimentar su atmósfera y explicar por qué alcanza temperaturas extremas

Modelos del plasma - El experimento FIELDS detectó picos de voltaje cuando granos diminutos golpearon la nave a gran velocidad, se vaporizaron y dejaron pequeñas nubes de partículas cargadas

El calor aumenta de manera brutal al avanzar desde la fotosfera hacia la corona del Sol, aunque esa capa exterior esté mucho más alejada del interior solar. La superficie alcanza unos 5.500 grados Celsius, mientras las zonas externas llegan a varios millones, una diferencia que todavía mantiene abiertas varias explicaciones.

Ninguna persona puede soportar esa cercanía, pero las sondas protegidas con escudos térmicos han recorrido regiones próximas al Sol para medir partículas, campos eléctricos y radiación. Esos acercamientos permiten investigar qué calienta la corona y cómo se comporta la materia allí.

Parker Solar Probe encontró polvo donde apenas se esperaba

Parker Solar Probe obtuvo una de esas pistas al registrar partículas de polvo cerca del Sol, donde durante años se creyó que apenas podrían sobrevivir. La sonda de la NASA ha pasado a unos seis millones de kilómetros de la superficie solar, una proximidad mayor que la alcanzada por cualquier otra nave.

Los datos llevaron a Syed Ayaz, investigador de la Universidad de Alabama en Huntsville, a estudiar si esos granos alteran el recorrido de la energía por la corona. El trabajo se publicó en The Astrophysical Journal.

La investigación se ocupa de las ondas cinéticas de Alfvén, oscilaciones del plasma que transportan energía electromagnética y pueden entregarla a las partículas. Los modelos anteriores solían describir la zona próxima al Sol mediante electrones, iones, campos magnéticos y ondas de plasma, mientras el polvo quedaba fuera porque el calor debía destruirlo.

Ayaz incorporó los granos cargados a esos cálculos para comprobar si modificaban la velocidad de las ondas y el punto donde liberaban energía. “Nuestro trabajo añade un nuevo ingrediente a esta explicación: los granos de polvo”, afirmó el investigador.

La masa del polvo puede desplazar el calentamiento hacia regiones lejanas

La masa del polvo puede añadir inercia al plasma y reducir la velocidad de las ondas, de manera que la energía continúa su recorrido antes de transformarse en calor. Esa posibilidad llevaría el calentamiento hacia zonas más alejadas de la corona o hacia el viento solar joven. El efecto depende de cuánto polvo haya, del tamaño de los granos y de la masa que aporten al medio por el que avanzan las ondas.

La carga eléctrica de las partículas abre la posibilidad opuesta, porque intensifica su relación con las ondas, los campos eléctricos y las partículas cercanas. La energía puede liberarse entonces junto a los granos y calentar el plasma en zonas más próximas. Ayaz resumió la diferencia mediante dos desenlaces separados: “Si domina la masa del polvo, la energía de las ondas puede viajar más lejos dentro de la corona”. Sobre la otra opción, añadió: “Si dominan los efectos de la carga del polvo, la energía puede liberarse de manera más local al calentar las partículas”.

Esa diferencia ayudaría a explicar por qué el calentamiento solar varía según la zona y por qué el viento solar gana velocidad mientras abandona el Sol. El problema de la corona depende tanto de la cantidad de energía disponible como del lugar donde acaba depositándose. Si los granos retrasan o adelantan esa transferencia, pueden modificar la temperatura del plasma y su movimiento. Gary Zank, coautor del estudio, señaló que la detección de polvo por Parker abrió una nueva línea de investigación sobre un problema que sigue sin una respuesta cerrada.

Las mediciones futuras decidirán cuál de los dos efectos predomina

Las próximas misiones tendrán que medir el polvo con instrumentos creados para esa tarea y registrar al mismo tiempo las ondas del plasma. Ayaz considera que esos detectores permitirían saber si los granos atraviesan la zona cercana al Sol como restos pasajeros o si participan en la transformación de energía electromagnética en calor y movimiento del viento solar. También podrían establecer su tamaño, su carga y su número, tres datos necesarios para calcular cuál de los dos efectos predomina.

Parker Solar Probe carece de un detector de polvo, por lo que el hallazgo apareció en instrumentos dedicados a otras mediciones. Las antenas y magnetómetros del experimento FIELDS registraron picos de voltaje cuando granos diminutos golpearon la nave a gran velocidad, se vaporizaron y formaron nubes de partículas cargadas.

Esas señales permitieron estudiar el polvo de manera indirecta y convirtieron a la sonda en un detector accidental. Los registros analizados procedían de una zona situada aproximadamente entre 6,3 y 13,2 millones de kilómetros de la superficie solar.

Los cálculos dependen de estimaciones sobre la frecuencia de los golpes, el área de la nave expuesta a las partículas y la velocidad relativa de los granos. El estudio también utiliza un modelo para describir cómo el polvo cargado altera las ondas cinéticas de Alfvén, por lo que todavía falta comprobar esa relación mediante mediciones específicas. La investigación no resuelve por sí misma el calentamiento de la corona, pero obliga a incluir una materia que antes quedaba descartada y sitúa la siguiente comprobación en naves capaces de medir, al mismo tiempo, polvo, plasma y campos eléctricos. ...