13/Sep/08

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La NASA explorará una "capa secreta" del Sol

Investigadores de la NASA se están preparando para lanzar un telescopio experimental que puede ver una capa del Sol donde se piensa que "nace el clima del espacio"

En el próximo mes de abril, durante un fabuloso total de 8 minutos, los astrónomos de la NASA podrán observar una capa secreta del Sol.

Los investigadores la llaman "región de transición". Es un lugar en la atmósfera del Sol, ubicado a aproximadamente 5000 km por encima de la superficie estelar, donde los campos magnéticos superan la presión de la materia y toman el control de los gases del Sol. Allí es donde explotan las llamaradas solares, donde las eyecciones de masa coronal comienzan su viaje hacia la Tierra, donde el viento solar es misteriosamente acelerado a más de un millón de km/h.

Es, en resumen, el lugar de nacimiento del clima espacial.

Los investigadores esperan que dicha región esté a punto de revelar sus secretos.

"A comienzos del próximo año, vamos a lanzar un telescopio experimental que puede medir campos magnéticos vectoriales en la región de transición", explica Jonathan Cirtain, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (MSFC, por su sigla en idioma inglés). Estudios previos han medido estos campos arriba y abajo de la región de transición -pero nunca dentro de ella. "Nosotros esperamos ser los primeros".

El nombre del telescopio es SUMI, sigla que en idioma inglés significa: Solar Ultraviolet Magnetograph Investigation (Investigación por Magnetógrafo Solar Ultravioleta, en idioma español). Fue desarrollado por astrónomos e ingenieros en el MSFC y actualmente su lanzamiento está programado desde Arenas Blancas, Nuevo México, para el mes de abril de 2009.

El SUMI trabaja por medio del "desdoblamiento Zeeman". El físico holandés Pieter Zeeman descubrió el efecto en el siglo 19. Cuando un tubo lleno con gas incandescente es sumergido en un campo magnético, las líneas espectrales emitidas por el gas son desdobladas en dos colores levemente distintos -cuánto más fuerte sea el campo, mayor será el desdoblamiento. Lo mismo ocurre en el Sol. Aquí, por ejemplo, se pueden apreciar algunas líneas espectrales de hierro gaseoso que son desdobladas por el campo magnético de una mancha solar:

Midiendo la separación, los astrónomos estiman la fuerza del campo magnético de la mancha solar. Además, midiendo la polarización de la línea desdoblada, los astrónomos pueden calcular la dirección del campo magnético. ¡Fuerza + dirección = todo lo que usted siempre quiso saber sobre un campo magnético!

Este truco se ha aplicado a miles de manchas solares en la superficie del Sol, pero nunca se aplicó a la región de transición ubicada apenas arriba, a corta distancia.

¿Por qué no?

"Simplemente por mala suerte, de verdad", dice Cirtain. "El gas en la región de transición no produce muchas líneas espectrales intensas que podamos apreciar en longitudes de onda visible". Sin embargo, produce líneas en longitudes de onda UV (ultravioleta) invisibles desde la superficie de la Tierra.

"Es por eso que debemos salir de la Tierra".

El SUMI despegará dentro de la nariz de un cohete Black Brant en un vuelo suborbital que lo llevará a una altura de 300 km. "Estaremos por encima del 99,99% de la atmósfera de la Tierra", afirma Cirtain. Al cabo de aproximadamente 68 segundos de vuelo, las puertas de la carga útil se abrirán, proporcionando al SUMI una diáfana visión de los rayos UV del Sol. "A partir de ese momento, tendremos solamente 8 minutos para trabajar. Nos concentraremos en una región activa y empezaremos a tomar datos".

Un cohete de sondeo Black Brant similar al que transportará al SUMI por encima de la atmósfera de la Tierra.

El "magnetógrafo" vectorial del SUMI está preparado para estudiar un par de líneas espectrales: una del carbono triplemente ionizado (CIV), a 155 nanómetros, y otra del magnesio ionizado una sola vez (MgII), a 280 nanómetros. "No hay nada especial en relación con esos iones", destaca Cirtain. "Simplemente sucede que producen las mejores y más brillantes líneas a las temperaturas y densidades típicas de la región de transición".

Cirtain anticipa cómo se sentirá al tener este valioso instrumento volando a 300 km por encima de la Tierra, a 8.000 km/h (5.000 mph): "Ocho minutos de terror". Comenzará a respirar otra vez cuando las puertas de la carga útil se cierren y el SUMI inicie su descenso de regreso a la Tierra. Cirtain marca las etapas: "Ingreso a la atmósfera. Apertura del paracaídas. Aterrizaje en Arenas Blancas. Recuperación".

El corto vuelo probablemente no conducirá a grandes avances de inmediato. "Pero demostrará el concepto del SUMI y nos mostrará si va a funcionar". Un vuelo exitoso podría llevar a la realización de más vuelos y finalmente a un magnetógrafo similar al SUMI instalado permanentemente en un telescopio espacial.

"Ese es el sueño", dice. Región de transición, prepárate para mostrarnos tus secretos.

El telescopio de vacío de Kitt Peak y los magnetogramas

Una de las maneras más científicamente interesantes de monitorear la actividad magnética solar es estudiar los magnetogramas. Los magnetogramas son imágenes del Sol, tomados con instrumentos en telescopios solares a los que comúnmente se los denomina magnetógrafos, que ilustran la distribución, potencia, y polaridad de los campos magnéticos sobre el Sol. Las imágenes más recientes del disco solar completo del telescopio de vacío de Kitt Peak (KPVT) pueden ser encontradas en el sitio: http://synoptic.nso.edu/ Los magnetogramas no son verdaderas "fotografías" del Sol como se pueden ver con un telescopio filtrado. En general, son imágenes de disco completo donde la imagen es creada al escanear espacialmente a través del disco solar y luego medir la variación de intensidad del perfil de una línea de absorción espectral en particular. Debido a los fuertes campos magnéticos del Sol, la separación Zeeman de ese perfil puede ser medido y usado para crear la imagen.

El telescopio solar de vacío de Kitt Peak ha estado tomando imágenes diarias para hacer magnetogramas del Sol a lo largo de casi tres décadas. Este tiempo cubre más de dos ciclos solares completos. Estas imágenes son importantes para comprender el ciclo de actividad solar y monitorear los huecos de la corona que influyen en el clima del espacio magnético. Los magnetogramas de KPVT sólo muestran las características "líneas de visual" del campo magnético, o sea, lo que viene directo hacia o desde nosotros. Para un magnetograma de KPVT en particular, las áreas oscuras representan regiones de polaridad magnética que están dirigidas hacia dentro, hacia el centro del Sol, y las regiones blancas son las partes del campo que sale del Sol hacia fuera. Estos polos son unidos por grandes arcos magnéticos que surgen de la superficie, conectando los polos magnéticos. Si estos arcos están en el borde del Sol, los vemos como prominencias.

Fuente: NASA. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard