La reconexión magnética podría ser la manera favorita que tiene el universo de hacer explotar cosas. Tiene lugar en cualquier sitio en el que los campos magnéticos se extiendan en el espacio; lo que significa que se produce casi en todas partes
En los núcleos de las galaxias, la reconexión magnética provoca explosiones visibles desde miles de millones de años luz de distancia. En el Sol, causa erupciones solares tan poderosas que equivalen a un millón de bombas atómicas. En la Tierra, aporta energía a las tormentas magnéticas y a las auroras. Es ubicua.
El problema es que los investigadores no pueden explicarla.
Los aspectos básicos son lo suficientemente claros. Las líneas de fuerza magnética se cruzan, se anulan, se reconectan y… ¡boom! Se desata la energía magnética, con partículas cargadas que vuelan casi a la velocidad de la luz. Pero, ¿cómo? ¿Cómo es posible que la simple acción de entrecruzar líneas de campos magnéticos cause una explosión tan violenta?
“Algo muy interesante y fundamental está ocurriendo y no lo comprendemos por completo”, dijo Jim Burch, del Instituto de Investigaciones del Sudoeste (Southwest Research Institute, en idioma inglés).
La NASA está a punto de lanzar una misión con el fin de llegar al fondo de este misterio. Se llama MMS, la abreviatura en idioma inglés de “Magnetospheric Multiscale” o “Multiescala Magnetosférica”, en idioma español, la cual está formada por cuatro naves espaciales que volarán a través del campo magnético de la Tierra, o “magnetosfera”, para estudiar la reconexión en acción.
“La magnetosfera de la Tierra es un laboratorio natural maravilloso para estudiar este fenómeno”, dice Burch, quien es el investigador principal de la MMS.
Con su lanzamiento planeado para el 12 de marzo, las cuatro naves espaciales fueron diseñadas, construidas y probadas en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA. Cada una tiene forma de disco de hockey gigante, con aproximadamente 4 metros de diámetro y 1 metro de altura. Sin embargo, en el espacio, son mucho más grandes.
“Después del lanzamiento, las naves espaciales giratorias desplegarán sus sensores electromagnéticos, los cuales se encuentran ubicados en los extremos de los largueros con cables que tienen hasta 60 metros de largo”, dijo Craig Tooley, quien es el jefe del proyecto MMS, en el centro Goddard. “Cuando se encuentran completamente extendidos, los sensores son tan extensos como un campo de béisbol”.
Estas sondas giratorias expandibles volarán en una formación precisa, a 10 km de distancia una de la otra y están guiadas por satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS, por su sigla en idioma inglés) que orbitan la Tierra muy por debajo de ellos. “Podemos mantener a la formación con una precisión de solo 100 metros”, dijo Tooley. “Esto es fundamental para nuestras mediciones”.
Cualquier nuevo proceso físico que observe la MMS podría ayudar a proporcionar energía limpia a la Tierra.
“Durante muchos años, los investigadores vieron a la fusión como una fuente limpia y abundante de energía para nuestro planeta”, dijo Burch. “Un enfoque, la fusión por confinamiento magnético, produjo resultados muy prometedores con dispositivos como tokamaks. Pero surgieron problemas para mantener el plasma que contiene la cámara”.
“Uno de los problemas más importantes es la reconexión magnética”, continúa diciendo. “Un resultado espectacular de la reconexión se conoce como el ‘choque con patrón dientes de sierra’. Mientas se acumula el calor dentro del tokamak, la temperatura de los electrones alcanza el pico y luego ‘cae’ a un valor menor. Algo del plasma caliente se escapa. Esto lo causa la reconexión del campo de contención”.
Es este sentido, se podría creer que las cámaras de fusión podrían ser un buen lugar para estudiar la reconexión. Sin embargo, no lo son, dijo Burch. La reconexión en los tokamaks tiene lugar solo en volúmenes pequeños, de unos pocos centímetros de ancho. Es prácticamente imposible construir sensores lo suficientemente pequeños como para poner a prueba la zona de reconexión.
La magnetosfera de la Tierra es mucho mejor. En la burbuja magnética expansiva que rodea a nuestro planeta, el proceso se desarrolla en volúmenes tan grandes como decenas de kilómetros de un lado a otro, por ejemplo, cuando la reconexión en el Sol impulsa nubes de plasma hacia la Tierra, donde luego eventos de reconexión adicional provocan auroras.
“Podemos dirigir el vuelo de las naves espaciales en el interior y alrededor de él y echar un buen vistazo de lo que sucede”, afirma.
Eso es lo que hará la MMS: volar directamente a la zona de reconexión. Las naves espaciales son lo suficientemente resistentes como para soportar la energía de los eventos de reconexión que, se sabe, ocurren en la magnetosfera de la Tierra; entonces, no hay nada que se interponga en el camino de una misión de descubrimiento de dos años completos.
Para obtener más información y actualizaciones, visite la página de inicio de la MMS: www.nasa.gov/mms, en idioma inglés.
Fuente: NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti
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Ilustración de la estrella expulsada (izda.) y la supernova (abajo en el centro). En realidad, la supernova ya habría desaparecido mucho tiempo antes de que la estrella alcanzara esa posición
Dibujo de Michael Osadciw/Univ. of Rochester