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El viento interestelar que impacta al Sistema Solar cambió de dirección los últimos 40 años

Los datos de la nave espacial IBEX muestran que los átomos neutros interestelares están fluyendo en el Sistema Solar desde una dirección diferente a la observada previamente. El flujo interestelar de átomos fluye junto a la Tierra mientras una nube interestelar que rodea el Sistema Solar pasa por el Sol a 23 kilómetros por segundo (82.800 kilómetros por hora)

Científicos de la NASA analizaron registros del viento interestelar durante cuatro décadas de vuelos espaciales y descubrieron que hay cambios en los últimos 40 años.

“Muy probablemente cambió de dirección”, destaca un estudio publicado el 5 de septiembre por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Los datos mostraron que “la dirección del viento interestelar cambió unos cuatro a nueve grados en los últimos 40 años”, destacan en el estudio.

«Antes pensábamos que el medio interestelar local era muy constante, pero estos resultados muestran que es muy dinámico, ya que corresponde a la interacción de la heliosfera con él», dijo David McComas, investigador principal del instrumento Explorador Espacial Boundary (IBEX) para medir partículas estelares del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio, Texas.

Priscilla Frisch, astrofísico de la Universidad de Chicago, Illinois, y autor principal del artículo, explicó que “si bien la razón y el momento exacto del cambio todavía no están claros, los científicos saben que nuestro Sistema Solar está cerca del borde de una nube interestelar local. Esta zona de la galaxia podría experimentar turbulencia, a medida que se dispara a través del espacio”.

Para el equipo que trabajó junto a Frish, “la heliosfera podría estar expuesta a diferentes direcciones del viento”. En su informe concluyeron que posiblemente observaciones adicionales podrían explicar la causa de este fenómeno, y se logre además dar mayor información acerca de la galaxia que nos rodea.

Observadores de partículas

Los investigadores observaron el viento interestelar, o más bien sus vestigios que penetran a la heliosfera, a cual es como una burbuja que rodea el Sistema Solar, y que está compuesta principalmente por un flujo constante de partículas de nuestra estrella.

La heliosfera se encuentra cerca del borde interior de una nube interestelar y se mueve a una velocidad de 82.000 kilómetros por hora. Este movimiento crea un viento de átomos interestelares neutrales, de los cuales el helio es el más fácil de medir.

Frish explicó que debido a que el Sol se mueve, aunque esta nube de átomos interestelares penetra en el Sistema Solar, estas partículas cargadas no logran llegar al interior del Sistema Solar, sin embargo, muchos de los átomos de este viento son neutrales. “Estos pueden penetrar cerca de la Tierra y se pueden medir”, aclaró.

En enero de 2012 el instrumento IBEX, “mostró que el viento interestelar estaba entrando en la heliosfera desde una dirección ligeramente diferente que había sido observado por la misión Ulises de la NASA en la década de 1990”.

Según Frish, los datos históricos más antiguos en el viento interestelar provienen, del Programa de Pruebas Espaciales de Defensa 72-1 y SolRAD 11B, de Mariner de la NASA y el Prognoz Soviético 6, todos de la década del 70.

El equipo de estudio comparó la información de varios conjuntos de observaciones de los primeros datos y con otros siete conjuntos de datos.

«La dirección del viento obtenida de los datos más recientes no concuerda con la dirección obtenida de las mediciones anteriores, lo que sugiere que el propio viento cambió con el tiempo», dijo Eric Christian, el científico de la misión IBEX en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt.

«Es un resultado interesante, que se basó en la mirada de un conjunto de datos medidos en un montón de maneras diferentes», aseguró Christian.

Estos datos incluyeron registros de la nave Ulises en 1990 a 2001, y los datos más recientes del IBEX, así como otras cuatro misiones de la NASA: 1) el Observatorio Solar de Relaciones Terrestres STEREO, 2) el Explorador de Composición Avanzada ACE, 3) el Explorador Extremo Ultravioleta, entorno Espacial, y geoquímica de la superficie de Mercurio, 4) y la misión MESSENGER, actualmente en órbita alrededor de Mercurio.

Además se incluyó las observaciones de NOZOMI, la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón.

Tres métodos de medición

Los observadores se basaron en tres métodos diferentes para medir el viento interestelar entrante. IBEX y Ulises midieron directamente los átomos neutros de helio, ya que corrían a través del sistema solar interior. Mediciones del IBEX se realizan cerca de la Tierra, mientras que las mediciones de Ulises llegar a la órbita de Júpiter”, aclara la NASA.

El segundo método corresponde a las primeras mediciones en la década de 1970 observaron la fluorescencia que se produce cuando la radiación ultravioleta extrema procedente del Sol y enfrenta el paso del viento de helio interestelar por el Sol. Los átomos neutros de helio quedan atrapados por la gravedad del Sol, focalizándose en un cono. Como la radiación del Sol rebota en estos átomos, que emiten luz. Medición de la luz proporciona información sobre la dirección de entrada de helio.

A su vez la tercera técnica que midió el viento de helio se basó en los resultados de la interacción de estos átomos con la radiación del Sol.

Una fracción de los átomos neutros de helio gana un electrón, y por lo tanto se cargan. Muchos instrumentos en el espacio están orientados a estudiar estas partículas cargadas, entre ellos los instrumentos que están en las sondas espaciales STEREO y ACE de la NASA.

“Tales instrumentos pueden medir la dirección longitudinal del viento de partículas, proporcionando un último conjunto de observaciones históricas para redondear la imagen”, destaca la NASA.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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La NASA anuncia que el campo magnético solar cambiará la polaridad en unos meses

Datos de los observatorios solares de la NASA muestran que el campo magnético del Sol está a punto de «revertirse» , es decir, de invertir su polaridad

Según los científicos, el Sol permanece en este momento en un período de alta actividad, cuando en su superficie se producen llamaradas con mucha más frecuencia, «agujeros coronales» (áreas con vientos solares de alta velocidad) y erupciones solares (emisiones de plasma), que causan las tormentas magnéticas en la Tierra.

La inversión de los campos magnéticos (los polos del norte y del sur) se producirá justo en el pico de la actividad solar, como resultado de los procesos de reestructuración de su dinámica. Sin embargo, los científicos afirman que no hay razones de preocupación para el ser humano, ya que la actividad solar está sujeta a ciclos de 11 años.

«El campo magnético polar del Sol se debilita, se reduce a cero y luego vuelve a aparecer, pero con la polaridad invertida, éste es un elemento normal del ciclo solar», explica Phil Scherer, también de la Universidad de Stanford.

Los datos de la serie de las observaciones de la NASA muestran que los hemisferios del Sol por ahora no se mueven sincronizados con el cambio: el polo norte ya está mostrando señales de estar listo y el polo sur sólo trata de alcanzarlo. «Sin embargo, pronto los dos van a cambiar la polaridad y a comenzar otro ciclo solar», concluye Scherer.

La reversión del campo magnético del Sol es, literalmente, un gran evento. El dominio de la influencia magnética del Sol (también conocida como la «heliosfera») se extiende miles de millones de kilómetros más allá de Plutón. Los cambios en la polaridad del campo generan ondulaciones hasta donde se encuentarn las sondas Voyager, en el umbral del espacio interestelar.

Cuando los físicos solares hablan de inversiones del campo solar, la conversación se centra a menudo en la «superficie actual.» La superficie en cuestión es una superficie extensa que sobresale hacia el exterior desde el ecuador solar donde el campo magnético de rotación lenta del Sol induce una corriente eléctrica. La corriente en sí es pequeña, sólo una diez mil millonésima parte de un amperio por metro cuadrado (0,0000000001 amps/m2), pero hay una gran cantidad: la intensidad de corriente fluye a través de una región de 10.000 kilometros de espesor y miles de millones de kilómetros de ancho. Eléctricamente hablando, toda la heliosfera está organizada alrededor de este enorme superficie plana.

Durante las inversiones del campo, la superficie actual se hace muy ondulada. Scherrer las compara con las ondulaciones en las costuras de una pelota de béisbol. Cuando la Tierra gira alrededor del Sol, nos sumergimos dentro y fuera de esta superficie actual. Las transiciones de un lado a otro puede producir tormentas espaciales alrededor de nuestro planeta.

Los rayos cósmicos también resultan afectados. Se trata de partículas de alta energía aceleradas a casi la velocidad de la luz por explosiones de supernovas y otros eventos violentos en la galaxia. Los rayos cósmicos son un peligro para los astronautas y las sondas espaciales, y algunos investigadores dicen que podrían afectar la nubosidad y el clima de la Tierra. La capa de corriente actúa como una barrera a los rayos cósmicos, desviándolas en su intento de penetrar en el interior del sistema solar. Ana superficie de hoja arrugada, con ondulaciones, actúa como un mejor escudo contra estas partículas energéticas provenientes del espacio profundo.

Scherrer informa que «Pronto, sin embargo, ambos polos se invertirán, y la segunda mitad del máximo Solar estará en marcha.» Cuando eso suceda, Hoeksema y Scherrer compartirán la información con sus colegas y el público.

Fuente: NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Por qué Mercurio es una dura naranja, y no un tierno durazno

Si nuestro Sistema Solar es infernalmente caliente, si el planeta Mercurio fuese una naranja, su enorme núcleo rico en hierro sería jugoso, afrutado, dejando sólo la cáscara delgada de la corteza y el manto. Esto ha desconcertado a los astrónomos durante décadas, dado que los modelos convencionales de formación planetaria no pueden producir un núcleo así, relativamente grande. La Tierra y los otros planetas terrestres, por el contrario, tienen núcleos que son más como el carozo de un melocotón o durazno, lo que les da una densidad global menor

Los astrónomos especulan que Mercurio podría haber sufrido un impacto masivo que lo despojó de su manto de silicatos. Alternativamente, sus capas externas podrían haberse evaporado por el calor del Sol. Pero en los últimos años, la sonda MESSENGER de la NASA ha encontrado elementos volátiles como el potasio en la corteza del planeta. Si hubiera sufrido tanto el trauma de un impacto como la evaporación, estos elementos no deberían haber sobrevivido y quedado allí, según la mayoría de los modelos.

Mientras tanto, el misterio sólo se ha vuelto más urgente. Recientes observaciones de planetas extrasolares sugieren que la estructura de Mercurio puede que no sea única: los dos exoplanetas más pequeños cuyas densidades se conocen, Kepler-10b y Corot-7b, son también mucho más densos de lo esperado, lo que sugiere que comparten la estructura de naranja como la de Mercurio. Y estos planetas, como Mercurio, también están cerca de su sol. Ahora, una nueva teoría puede explicar todo el misterio de una sola vez. ¿El culpable? El calor de la luz estelar.

Lado caliente

Cuando las moléculas de gas chocan con un grano de polvo caliente, recogen calor, rebotando más rápido que lo que se acercaron. Esto le da un pequeño empujón al grano. Gerard Wurm, de la Universidad de Duisburg-Essen en Alemania, y sus colegas, calcularon cómo esta fuerza fotoforética afectaría a los granos de polvo que giran alrededor de una estrella.

Debido a que los granos metálicos conducen el calor, se calientan uniformemente. El equipo encontró que como resultado, son reciben un empuje por todos los lados, por lo que no se moverán lejos de la estrella. Los granos aislantes, sin embargo, como los silicatos menos densos, tienen un lado calentado del lado el Sol, de donde vienen las moléculas de gas, que entonces recibirá un empujón más grande que el lado frío.

Equipo de Wurm dice que este efecto con el tiempo ordenará los granos en un sistema solar naciente, dejando los metales cerca de la estrella y empujando las partículas menos densas más hacia fuera. Los planetas se forman, con el tiempo, a partir de estos granos, por lo que este proceso podría explicar por qué los planetas interiores como Mercurio, Kepler-10b y Corot-7b son tan densos.

«Creo que todo encaja lógicamente», dice Wurm. «Hay objetos ricos en metales más cerca de la estrella, porque no se los puede empujar. Cuanto usted más se sale en un sistema planetario, menos metal se tiene para construir planetas.»

La investigación aparece en la revista Astrophysical Journal.

La caída de la torre

La fotoforesis no es una idea nueva. Hace un siglo, preocupaba constantemente a los físicos que trabajaban con cámaras de vacío. «Esto era en todos los experimentos, porque las bombas [de vacío] estaban mal», dice Wurm. La fuerza sólo es significativa en condiciones de vacío imperfecto, donde existe un poco de gas, pero no demasiado. Cuando se mejoraron las bombas, los físicos empezaron a quitar la fotoforesis de sus cálculos. «Es algo que desapareció durante 100 años», dice Wurm.

A Larry Nittler, de la Institución Carnegie de Washington, le gusta la idea de vincular la fotoforesis al misterio de Mercurio, pero advierte que la teoría del equipo de Wurm en la formación de planetas no es concluyente, y subraya que la explicación rival del manto y la extracción no está muerta.

El trabajo futuro podría incluir la realización de simulaciones por ordenador de nuestro Sistema Solar que tengan en cuenta la fotoforesis, y comparar la composición que estos modelos predigan con las mediciones de Mercurio tomadas por la sonda Messenger, sugiere Nittler.

Wurm está planeando, en realidad, una simulación más tosca, una que funcione en el mundo real, no en un ordenador. Tiene la esperanza de dejar caer una cápsula sellada que contenga metales y polvo desde una torre de 110 metros en Bremen, Alemania, para simular la ingravidez del espacio. Él disparará sobre la cápsula que cae un láser infrarrojo, y comprobará si el polvo y los metales empiezan a separarse, como él predijo.

Mientras tanto, se podría decir que estamos Naranjas 1, Duraznos 0.

Artículo original: arxiv.org/abs/1305.0689

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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