El ruido cósmico podría mejorar la predicción del clima espacial

Una señal que los astrofísicos descartaron alguna vez, considerándola una contaminación de las observaciones de rayos X, en realidad podría mejorar las predicciones del peligroso clima espacial que pone en riesgo a la Tierra

Las partículas cargadas dentro del viento solar producen lo que se conoce como rayos X blandos al impactar con el campo magnético que envuelve la Tierra. Los rayos X blandos tienen longitud de onda más larga que sus parientes, los rayos X duros.

Esta señal fue descartada alguna vez al considerarla un ruido cósmico local que interfería los estudios realizados con loos observatorios espaciales sobre los objetos calientes y lejanos como las supernovas, hasta que algunos científicos comprendieron su significado para la Tierra.

Medir las emisiones de rayos X blandos podría permitir que los científicos construyeran una imagen en tiempo real de lo que está sucediendo en el campo magnético planetario, conocido como magnetósfera, que protege a la Tierra de las tormentas solares. Las observaciones en el pasado mostraron que los datos de rayos X blandos cambian prácticamente de inmediato en respuesta a los cambios en el viento solar.

“No es cuestión de aviso temprano, en este caso, sino de lograr, más bien, una visión global, que siginifica saber qué está sucediendo al mismo tiempo en todas partes”, dijo Michael Collier, astrofísico del Centro Goddard de Vuelo Espacial de la NASA en Greenbelt, Maryland.

El tener una visión completa y cambiante de la magnetosfera no sólo podría mejorar nuestras predicciones del clima espacial, sino que podría resolver, también, controversias científicas sobre cómo funciona la reconexión magnética. Este fenómeno tiene lugar cuando las líneas entrelazadas de campo magnético se fusionan y sueltan energía en forma de calor, y de energía cinética entre partículas cargadas.

Collier y sus colegas detallaron su propuesta en el ejemplar del 15 de junio de la revista Eos, publicación semanal de la Unión Geofísica Americana.

Sorpresa en los rayos X

Este uso de los rayos X blandos parecía impensado hace dos décadas debido a que, típicamente, sólo los objetos muy calientes, como los remanentes de supernovas o estrellas, producen rayos X. Esta visión cambió cuando el satélite alemán Roentgen (ROSAT) detectó emisiones de rayos X blandos llegando desde el cometa Hyakutake, en la década de los 90.

Los científicos encontraron que las versiones ionizadas de los átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno del viento solar impactaban con átomos neutros que existían cerca del cometa y sustraían un electrón de estos átomos. Esto causaba un estado súper-excitado en los iones durante un breve periodo, antes de decaer en su excitación emitiendo la energía en forma de rayos X blandos.

Esto mismo se produce, también, cuando el viento solar ingresa a la magnetósfera de la Tierra, dijeron Collier y sus colegas. Ellos apuntan a las observaciones que realizó la nave XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror), de la Agencia Espacial Europea, que revelaron cómo las partículas cargadas del viento solar emiten rayos X blandos.

El observatorio de rayos X Chandra de la NASA también aprovechó los datos de rayos X para crear una imagen de cómo fluye el viento solar alrededor de Marte y Venus.

Pero aun cuando los actuales telescopios de rayos X blandos han demostrado una “prueba conceptual” de cómo ofrecer una imagen de la magnetosfera de la Tierra, Collier dice que sería necesaria una nueva misión, dedicada a realizar observaciones a tiempo completo.

“Una verdadera cámara de la envoltura magnetosférica, contando con las mismas técnicas observacionales aplicadas en los telescopios astrofísicos, requeriría un rediseño para lograr un amplio campo de visión”, le dijo Collier a SPACE.

El viento solar baja drásticamente de velocidad cuando da con el frente de choque del campo magnético de la Tierra. Algunas partículas del viento solar debilitado penetran en la región media, a la que se le llama envoltura magnética (magnetosheath en inglés), pero la mayor parte no pasa el siguiente límite, conocido como magnetopausa.

Una nueva «veleta» para el clima espacial

Tener una cámara de rayos X en el lugar correcto podría aportar vistas en tiempo real de los cambios en la magnetósfera casi todo el día. Ubicando la cámara en un punto especial que se conoce como punto de Lagrange L1 entre la Tierra y el Sol, permitiría que la nave permanezca en una posición relativamente fija, sostenida en posición por el balance entre los tirones gravitatorios de dos grandes cuerpos.

Incluso una nave en órbita alrededor de la Tierra permitiría una cobertura de casi 24 horas 7 días a la semana, perdiendo sólo una pequeña parte de la órbita, cuando la cámara queda en el interior de la magnetosfera y mirando hacia fuera, explicó Collier.

Esta cobertura importa especialmente para los modelos de predicción del clima espacial que procuran predecir sucesos solares que producen perturbaciones. Una llamarada solar envió una onda de partículas cargadas que dejó fuera de servicio el suministro de energía de Quebec e interrumpió el suministro de energía y las comunicaciones en toda Norteamérica durante una tormenta solar en marzo de 1989.

Pero casi cualquier punto aventajado proporcionaría innovadoras observaciones científicas, señaló Collier. Una cámara de rayos X podría indicar posiciones precisas de la magnetopausa y el frente de choque, además de descubrir cómo fluye la energía del viento solar alrededor y a través de la magnetósfera.

“Es como el hombre ciego y el elefante: Las misiones heliofísicas actuales nos ofrecen, digamos, buenas observaciones de la trompa, o de la cola”, dijo Collier. “Una cámara nos proporcionaría la vista de todo el elefante”.

Fuente: Space. Aportado por Eduardo J. Carletti

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