Investigadores hallan un mecanismo para prever las erupciones solares más peligrosas

• Es capaz de distinguir el inicio de las explosiones de otras que fracasarán
• Saber la diferencia podría afectar al calendario de futuras misiones espaciales

Las erupciones solares son explosiones masivas que arrojan millones de toneladas de gas de plasma y radiación en el espacio.

En el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL, por sus siglas en inglés), investigadores dirigidos por el físico Clayton Myers han identificado un mecanismo que puede prever las erupciones solares potencialmente peligrosas antes de que salgan del Sol. El hallazgo, publicado en 'Nature', proporciona una forma importante de distinguir el inicio de las explosiones de otras que fracasarán.

Entre los eventos más temidos en física espacial están las erupciones solares, explosiones masivas que arrojan millones de toneladas de gas de plasma y radiación al espacio. Estas explosiones pueden ser mortales: si la primera misión de alunizaje se hubiera topado con una, la intensa radiación podría haber sido fatal para los astronautas, y cuando las erupciones lleguen al campo magnético que rodea la Tierra, el contacto puede crear tormentas geomagnéticas que perturben los servicios de telefonía celular, dañen los satélites y bloqueen las redes eléctricas.

La NASA está ansiosa por saber cuándo se acerca una erupción y cuándo lo que parece ser el comienzo de una explosión es sólo una falsa alarma, puesto que saber la diferencia podría afectar al calendario de futuras misiones espaciales, como viajes a Marte, y mostrar cuándo deben tomarse los pasos oportunos para proteger los satélites, sistemas de energía y otros equipos.

Las erupciones violentas, llamadas "eyecciones de masa coronal", se derivan de una liberación súbita de energía magnética almacenada en la corona solar, la capa más externa de la estrella. Esta energía se encuentra a menudo en las llamadas "cuerdas de flujo magnético", estructuras arqueadas masivas que pueden girar y girar como cuerda terrenal. Cuando estas estructuras de larga duración giran y se desestabilizan, pueden entrar en erupción, bien hacia el sistema solar o fallar y colapsar hacia el sol.

Campo magnético guía

Los investigadores, cuyo trabajo fue financiado por la Oficina de Ciencia del DOE, encontraron en experimentos de laboratorio que tales fallos se producen cuando el campo magnético guía -una fuerza que corre a lo largo de la cuerda de flujo- es lo suficientemente fuerte para evitar que ésta se tuerza y se desestabilice.

En estas condiciones, el campo de guía interactúa con corrientes eléctricas en la cuerda de flujo para producir una fuerza dinámica que detiene las erupciones. PPPL ha descubierto la importancia de esta fuerza, llamada la "fuerza de tensión de campo toroidal", que no se encuentra en los modelos existentes de las erupciones solares.

Los investigadores descubrieron esta importancia mediante el 'Magnetic Reconnection Experiment' (MRX) del Laboratorio, el dispositivo más importante del mundo para el estudio de cómo los campos magnéticos en el plasma convergen y encajan violentamente aparte. Los científicos modificaron el dispositivo para producir tanto una cuerda de flujo, que almacena una cantidad significativa de energía que busca conducir la cuerda hacia el exterior, y un "potencial campo magnético", como los que encierran la cuerda en la corona solar.

Este potencial campo magnético se compone de "correas" magnéticas y campos "guía", cada uno de los cuales proporciona fuerzas restrictivas. Las erupciones estallaron cuando las fuerzas restrictivas de correas magnéticas se vuelven demasiado débiles para sostener la cuerda hacia abajo, creando lo que se llama un "anillo de inestabilidad" que dispara el plasma al espacio.  El campo de guía, que reduce el giro en la cuerda de flujo, siempre se había pensado que era de importancia secundaria.

Pero los investigadores encontraron que el campo de guía puede desempeñar un papel importante en la detención de las erupciones. Cuando la cuerda de flujo comienza a moverse hacia el exterior en presencia de un campo de guía suficientemente potente, el plasma se somete a una reconfiguración interna --o "auto-organización"-- que hace que la erupción pierda energía y se colapse. "Por tanto, la presencia de un campo guía sustancial debe indicar una probabilidad reducida de erupción", señala Myers.

Pendientes de los campos de guía

Por tanto, los físicos solares deben estar pendientes de los campos de guía, que se pueden encontrar en reconstrucciones relativamente simples del potencial campo magnético del sol. Un candidato prometedor para el estudio es la región activa más grande en el pico del ciclo solar que tuvo lugar en octubre de 2014, que produjo muchas erupciones grandes, pero no se observaron erupciones.

El análisis preliminar de esta región muestra que un número de estas llamaradas se asoció con las erupciones fallidas que podrían haber sido causadas por el mecanismo que los experimentos MRX encontraron.