Primera observación completa atribuible a un enigmático fenómeno solar

Imágenes del SDO (Solar Dynamics Observatory) de la NASA pueden haber revelado las tan buscadas 'nanollamaradas' que se cree que calientan la corona solar a sus increíbles temperaturas.

Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy marca la primera vez que los investigadores capturan el ciclo de vida completo de una supuesta nanollamarada, desde los orígenes brillantes hasta la desaparición total.

Se trata de pequeñas erupciones en el Sol, una mil millonésima parte del tamaño de las erupciones solares normales. Eugene Parker las predijo por primera vez en 1972 para resolver el enigma de por qué la corona solar es millones de grados más caliente que las capas por debajo, a pesar de estar más lejos del núcleo solar.

Casi 50 años después, el problema del calentamiento coronal aún no se ha resuelto. Ha sido difícil confirmar algunas de las diferentes teorías, en parte porque nadie ha visto nunca una nanollamarada.

"Son extremadamente difíciles de observar", dijo Shah Bahauddin, profesor de investigación del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, Boulder, y autor principal del estudio.

Diminutas y breves, nuestros mejores telescopios solo recientemente se han vuelto lo suficientemente poderosos como para resolverlos. Y ver un pequeño destello no es suficiente, se necesita mucho para ser considerado un verdadero avistamiento de nanollamarada. "Sabemos por teoría lo que debemos buscar: qué huella dactilar dejaría una nanoflare", dijo Bahauddin.

Para decir que ha observado un nanollamarada de calentamiento de corona, debe marcar al menos dos casillas principales. Primero, como las llamaradas regulares, una nanollamarada se enciende por reconexión magnética. Si la erupción que está viendo se calienta por algún otro proceso, no es una nanollamarada.

La reconexión magnética se activa cuando las líneas del campo magnético se realinean explosivamente. A diferencia de otros mecanismos que calientan las cosas gradualmente, puede tomar plasma relativamente frío y calentarlo mucho en un instante.

En segundo lugar, la nanollamarada tiene que calentar la corona, que podría estar a miles de kilómetros por encima de donde estallan. Eso no es trivial: muchas otras erupciones solares solo calientan su entorno inmediato.

Cuando Bahauddin comenzó esta investigación como estudiante de doctorado, no pensaba en nanollamaradas en absoluto. En busca de un proyecto, decidió investigar algunos pequeños bucles brillantes (de aproximadamente 90 kilómetros de ancho, son pequeños en escalas solares) que había notado parpadeando en la capa justo debajo de la corona supercaliente.

Pero cuando amplió las imágenes tomadas por el espectrógrafo de imágenes de la región de interfaz de la NASA, o el satélite IRIS, descubrió dos sorpresas. Primero, estos bucles eran increíblemente calientes: millones de grados más calientes que su entorno.
Pero aún más extraño, este calor se distribuyó de una manera inusual, de manera diferente a la mayoría de los otros sistemas físicos.

Esta extraña observación les dijo que algo muy específico debe estar sucediendo en estos bucles brillantes.

Bahauddin pasó los años siguientes ejecutando simulaciones por computadora, probando diferentes mecanismos de calentamiento. Necesitaba encontrar uno que pudiera coincidir con sus observaciones, incluido calentar los elementos más pesados más que los más ligeros.

Al final, solo un mecanismo de calentamiento pudo producir el efecto. El calor tuvo que provenir de un evento de reconexión magnética, la misma fuerza impulsora detrás de las erupciones solares. La clave estaba en las secuelas. A medida que las líneas del campo magnético se retuercen y se vuelven a alinear, crean una breve corriente eléctrica que acelera los iones recién liberados. Bahauddin lo compara con una multitud aterrorizada.

Fundamentalmente, cuanto más tiempo pueda seguir moviéndose un ion en un campo eléctrico, más energía gana. Aquí es donde los iones más pesados, como el silicio, tienen una ventaja. "Dado que tienen más impulso, pueden abrirse paso entre la multitud y robar toda la energía disponible", dijo Bahauddin.

Este mecanismo podría explicar sus resultados, pero aún así, fue una posibilidad remota. Las simulaciones mostraron que este proceso solo sucedió en condiciones bastante específicas.

"Para que esto sucediera, se necesitaba una temperatura específica y la proporción adecuada de silicio a oxígeno", dijo Bahauddin. "Así que volvimos a mirar las medidas y vimos que los números coincidían exactamente". Sorprendentemente, las condiciones del Sol reflejaron sus simulaciones. Hasta ahora, estos bucles brillantes parecían ser pequeñas llamaradas, pero ¿su calor realmente alcanzó la corona?

Bahauddin miró al Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA lleva telescopios sintonizados para ver el plasma extremadamente caliente que solo se encuentra en la corona. Bahauddin localizó las regiones justo encima de las iluminaciones poco después de que aparecieran.

"Y ahí estaba, sólo un retraso de 20 segundos", dijo Bahauddin. "Vimos el brillo, y luego vimos de repente que la corona se sobrecalentaba a temperaturas de varios millones de grados", dijo Bahauddin. "SDO nos dio esta información importante: sí, esto de hecho está aumentando la temperatura, transfiriendo energía a la corona".

Bahauddin documentó 10 casos de bucles brillantes con efectos similares en la corona. Aún así, duda en llamarlos nanoflares. "Nadie lo sabe realmente porque nadie lo ha visto antes", dijo Bahauddin. "Es una suposición bien fundamentada, digamos".

Desde la perspectiva de la teoría que dice que las nanollamaradas calientan la corona, lo único que queda por hacer es demostrar que estos brillos ocurren con suficiente frecuencia, en todo el Sol, para explicar el calor extremo de la corona. Eso todavía está en progreso. Pero observar estas pequeñas explosiones a medida que calientan la atmósfera solar es un comienzo convincente.

"Hemos demostrado cómo una estructura fría y baja puede suministrar plasma supercaliente a la corona", dijo Bahauddin.