viernes, 17 de noviembre de 2017

CÓMO AFECTAN LAS ERUPCIONES SOLARES A LA TIERRA


Un equipo de científicos dirigido por Laura Hayes -física solar que divide su tiempo entre el Goddard Space Flight Center de la NASA y el Trinity College en Dublín, Irlanda- investigó una conexión entre las erupciones solares y la atmósfera de la Tierra. Descubrieron pulsos en la capa electrificada de la atmósfera llamada ionosfera y oscilaciones de rayos X durante una llamarada ocurrida el 24 de julio de 2016. 

Cuando nuestro Sol entra en erupción con explosiones gigantescas, como ráfagas de radiación llamadas erupciones solares, sabemos que pueden afectar el espacio en todo el Sistema Solar y cerca de la Tierra. Pero monitorear sus efectos requiere tener observatorios en muchos lugares con muchas perspectivas, al igual que los sensores meteorológicos en toda la Tierra pueden ayudarnos a controlar lo que está sucediendo con una tormenta terrestre.
Mediante el uso de múltiples observatorios, dos estudios recientes muestran cómo las erupciones solares muestran pulsos u oscilaciones en la cantidad de energía que es enviada. Dicha investigación proporciona nuevos conocimientos sobre los orígenes de estas llamaradas solares masivas, así como el clima espacial que producen, lo cual es información clave ya que los seres humanos y las misiones robóticas se aventuran cada vez más lejos en el Sistema Solar.

El primer estudio detectó oscilaciones durante una erupción, inesperada, mediante mediciones de la producción total de energía ultravioleta extrema del Sol, un tipo de luz invisible para los ojos humanos.
El 15 de febrero de 2011, el Sol emitió un destello solar de clase X, el tipo más poderoso de estas intensas ráfagas de radiación. 
Debido a que los científicos tenían múltiples instrumentos observando el evento, fueron capaces de rastrear las oscilaciones en la radiación de la llamarada, sucediendo simultáneamente en varios conjuntos diferentes de observaciones.
"Cualquier tipo de oscilación en el Sol puede decirnos mucho sobre el entorno en el que se producen las oscilaciones, o sobre el mecanismo físico responsable de generar cambios en las emisiones", dijo Ryan Milligan, autor principal de este primer estudio y físico solar en El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Glasgow en Escocia. En este caso, los pulsos regulares de luz ultravioleta extrema indicaron que las perturbaciones, similares a los terremotos, se agitaban a través de la cromosfera, la base de la atmósfera exterior del Sol, durante la llamarada.

Lo que sorprendió a Milligan con respecto a las oscilaciones, fue el hecho de que se observaron por primera vez en datos en el rango del ultravioleta extremos del GOES de la NOAA, abreviatura de Operación Geoestacionaria del Satélite Ambiental, que reside en el espacio cercano a la Tierra. 
La misión estudia el Sol desde la perspectiva de la Tierra, recopilando datos de rayos X e irradiación ultravioleta extrema: la cantidad total de energía del Sol que alcanza la atmósfera de la Tierra a lo largo del tiempo.
Este no era un conjunto de datos típico para Milligan. Mientras que GOES ayuda a monitorear los efectos de las erupciones solares en el entorno espacial de la Tierra, conocido colectivamente como clima espacial, el satélite no fue diseñado inicialmente para detectar detalles finos como estas oscilaciones.

Al estudiar las erupciones solares, Milligan más comúnmente utiliza datos de alta resolución en una región activa específica en la atmósfera del Sol para estudiar los procesos físicos subyacentes a las erupciones. Esto a menudo es necesario para acercarse a los eventos en un área particular; de lo contrario, pueden perderse fácilmente en el contexto de la radiación constante e intensa del Sol.
"Las bengalas mismas están muy localizadas, por lo que para que las oscilaciones se detecten por encima del ruido de fondo de las emisiones regulares del Sol y se muestren en la irradiancia, los datos fueron muy llamativos", dijo Milligan.

Ha habido informes previos de oscilaciones en los datos de rayos X del GOES provenientes de la atmósfera superior del Sol, llamada la corona, durante las erupciones solares. Lo que es único en este caso es que los pulsos se observaron en emisión ultravioleta extrema a frecuencias que muestran que se originaron más abajo, en la cromosfera, proporcionando más información sobre cómo la energía de una bengala viaja a través de la atmósfera del Sol.
Para asegurarse de que las oscilaciones eran reales, Milligan y sus colegas verificaron datos correspondientes de otros instrumentos de observación del Sol a bordo del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA o SDO, para abreviar: uno que también recoge datos de radiación ultravioleta extrema y otro que imágenes de la corona en diferentes longitudes de onda de luz.Encontraron exactamente los mismos pulsos en esos conjuntos de datos, confirmando que eran un fenómeno con su origen en el Sol. Sus hallazgos se resumen en un documento publicado en The Astrophysical Journal Letters el 9 de octubre de 2017.

Estas oscilaciones interesan a los científicos porque pueden ser el resultado de un mecanismo por el cual las bengalas emiten energía al espacio, un proceso que todavía no comprendemos por completo. Además, el hecho de que las oscilaciones aparecieran en los conjuntos de datos que generalmente se usan para monitorear patrones de espacio más grandes sugiere que podrían desempeñar un papel en el manejo de los efectos del clima espacial.
En el segundo estudio, los científicos investigaron una conexión entre las erupciones solares y la actividad en la atmósfera de la Tierra. El equipo descubrió que los pulsos en la capa electrificada de la atmósfera, llamada ionosfera , reflejaban oscilaciones de rayos X durante un destello clase C del 24 de julio de 2016. Las erupciones de clase C son de intensidad media a baja y aproximadamente 100 veces más débiles que las llamaradas X. 

Un equipo de científicos investigó una conexión entre las erupciones solares y la atmósfera de la Tierra. Descubrieron pulsos en la capa electrificada de la atmósfera, llamada ionosfera, oscilaciones de rayos X durante una llamarada del 24 de julio de 2016. Enlace vídeo
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA / Genna Duberstein

Extendiéndose desde aproximadamente 48,3 Km (30 millas) a 966 Km (600 millas) por encima de la superficie de la Tierra, la ionosfera es una región de la atmósfera en constante cambio que reacciona a los cambios de la Tierra por debajo y por encima del espacio. Se hincha en respuesta a la radiación solar entrante, que ioniza los gases atmosféricos, y se relaja por la noche a medida que las partículas cargadas se recombinan gradualmente.
En particular, el equipo de científicos, dirigido por Laura Hayes, una física solar que divide su tiempo entre la NASA Goddard y el Trinity College en Dublín, Irlanda, y su asesor de tesis Peter Gallagher, observaron cómo la capa más baja de la ionosfera, llamada D-región, respondió a las pulsaciones en una erupción solar.
"Esta es la región de la ionosfera que afecta las comunicaciones de alta frecuencia y las señales de navegación", dijo Hayes. "Las señales viajan a través de la región D, y los cambios en la densidad de electrones afectan si la señal es absorbida o degradada".

Los científicos utilizaron datos de muy baja frecuencia, o VLF, señales de radio para investigar los efectos de la bengala en la región D. Estas fueron señales de comunicación estándar transmitida desde Maine y recibida en Irlanda. Cuanto más densa es la ionosfera, más probable es que estas señales se topen con partículas cargadas a lo largo de su camino desde un transmisor de señal a su receptor. Al monitorear cómo las señales de VLF se propagan de un extremo a otro, los científicos pueden trazar un mapa de los cambios en la densidad de electrones.

Combinando los datos de VLF y los rayos X y las observaciones ultravioletas extremas de GOES y SDO, el equipo descubrió que la densidad de electrones de la región D latía junto con los pulsos de rayos X del sol. Publicaron sus resultados en el Journal of Geophysical Research el 17 de octubre de 2017.
"Los rayos X inciden en la ionosfera y como la cantidad de radiación de rayos X que entra está cambiando, la cantidad de ionización en la ionosfera también cambia", dijo Jack Ireland, coautor de ambos estudios y físico solar de Goddard. "Hemos visto oscilaciones de rayos X antes, pero la respuesta de la ionosfera oscilante no se ha detectado en el pasado".
Hayes y sus colegas usaron un modelo para determinar cuánto cambió la densidad de electrones durante la bengala. En respuesta a la radiación entrante, descubrieron que la densidad aumentaba hasta 100 veces en solo 20 minutos durante los pulsos, una observación emocionante para los científicos que no esperaban que las señales oscilantes en una bengala tuvieran un efecto tan notable en la ionosfera. Con más estudios, el equipo espera comprender cómo responde la ionosfera a las oscilaciones de rayos X a diferentes escalas de tiempo, y si otras erupciones solares inducen esta respuesta.
"Este es un resultado emocionante, que muestra que la atmósfera de la Tierra está más relacionada con la variabilidad de los rayos X solares de lo que se pensaba", dijo Hayes. "Ahora planeamos explorar más a fondo esta relación dinámica entre el Sol y la atmósfera de la Tierra".

Ambos estudios aprovecharon el hecho de que somos cada vez más capaces de rastrear la actividad solar y el clima espacial desde una gran cantidad de puntos estratégicos. Comprender el clima espacial que nos afecta en la Tierra requiere comprender un sistema dinámico que se extiende desde el Sol hasta nuestra atmósfera superior, un sistema que solo puede entenderse aprovechando una amplia gama de misiones dispersas por el espacio.
Fuente: NASA – 16.nov.2017 Space Weather