A medida que la sonda solar Parker se acerca al Sol, aprendemos cosas nuevas sobre nuestra estrella. En un nuevo estudio, físicos coordinados por la Universidad de Iowa informan sobre las primeras mediciones definitivas del campo eléctrico del sol y cómo este campo interactúa con el viento solar, la corriente de flujo rápido de partículas cargadas que pueden afectar a las actividades en la Tierra, desde satélites a telecomunicaciones.
Los físicos calcularon la distribución de electrones dentro del campo eléctrico del sol, una hazaña que fue posible gracias al hecho de que la sonda solar Parker se lanzó a 0,1 unidades astronómicas (AU), o tan sólo 14,5 millones de kilómetros del sol, más cerca que cualquier nave espacial antes. A partir de la distribución de los electrones, los físicos pudieron discernir el tamaño, la amplitud y el alcance del campo eléctrico del Sol con mayor claridad que nunca antes.
«Los electrones están tratando de escapar, pero los protones intentan hacerlos retroceder. Y ese es el campo eléctrico del Sol»
«El punto clave del tema es que no se pueden hacer estas medidas lejos del Sol. Sólo se pueden hacer cuando se está cerca«, asegura Jasper Halekas, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de Iowa y director del estudio. «Es como tratar de entender una cascada mirando el flujo de agua a un kilómetro río abajo. Con las mediciones que hicimos a 0,1 AU, en realidad estábamos en la cascada. El viento solar todavía se acelera en ese punto. Es realmente un ambiente increíble para estar dentro«.
El campo eléctrico del Sol surge de la interacción de protones y electrones generados cuando los átomos de hidrógeno se separan en el intenso calor generado por la fusión en sus profundidades. En este entorno, los electrones, con masas 1.800 veces menores que la de los protones, son expulsados hacia afuera, menos constreñidos por la gravedad que sus hermanos protones de mayor peso. Pero los protones, con su carga positiva, ejercen cierto control, dominando algunos electrones debido a las conocidas fuerzas de atracción de las partículas con carga opuesta.
«Los electrones están tratando de escapar, pero los protones intentan hacerlos retroceder. Y ese es el campo eléctrico«, comenta Halekas, coinvestigador del instrumento Solar Wind Electrons, Alphas y Protons a bordo de la sonda solar Parker, de la NASA, misión dirigida que se lanzó en agosto de 2018. «Si no hubiera un campo eléctrico, todos los electrones se precipitarían y desaparecerían. Pero el campo eléctrico lo mantiene todo junto como un flujo homogéneo«.
Ahora, hay que imaginar el campo eléctrico del Sol como un cuenco inmenso y los electrones como canicas rodando por los lados a diferentes velocidades. Algunos de los electrones, o canicas en esta metáfora, son lo suficientemente rápidos como para cruzar el borde del cuenco, mientras que otros no aceleran lo suficiente y eventualmente ruedan hacia su base.
Otros mecanismos que podrían estar dando al viento solar la mayor parte de su impulso
«Estamos midiendo los que regresan y no los que no lo hacen«, afirma Halekas. «Básicamente, existe un límite de energía entre los que escapan del cuenco y los que no, que se puede medir. Dado que estamos lo suficientemente cerca del sol, podemos realizar mediciones precisas de la distribución de electrones antes de que ocurran las colisiones, más allá distorsionan el límite y oscurecen la huella del campo eléctrico«.
A partir de esas mediciones, los físicos pueden aprender más sobre el viento solar, el chorro de plasma de un millón y medio de kilómetros por hora del Sol que baña la Tierra y otros planetas del sistema solar. Lo que encontraron es que el campo eléctrico del Sol ejerce cierta influencia sobre el viento solar, pero menos de lo que se pensaba.
«Ahora podemos poner un número de cuánta aceleración es proporcionada por el campo eléctrico del sol«, según Halekas. «Parece que es una pequeña parte del total. No el principal impulsor del viento solar. Eso apunta a otros mecanismos que podrían estar dando al viento solar la mayor parte de su impulso«.
El artículo, «El déficit de electrones hacia el sol: una señal reveladora del potencial eléctrico del sol», se publica hoy online en The Astrophysical Journal.
