¿Qué es más divertido que algo que se porta mal? Cuando se trata de la dinámica solar, sabemos mucho, pero hay muchas cosas que aún no entendemos. Por ejemplo, cuando una llamarada solar llena de partículas arremete contra el Sol, sus líneas de campo magnético pueden hacer algunas cosas bastante inesperadas, como dividirse y volver a conectarse rápidamente. De acuerdo con el teorema de congelación de flujo, estas líneas magnéticas deberían simplemente "fluir en un paso de bloqueo" con las partículas. Deberían permanecer intactos, pero no lo hacen. No es solo una simple regla que rompen ... es una ley de la física.
¿Qué puede explicarlo? En un artículo publicado en la edición del 23 de mayo de "Nature", un equipo de investigación interdisciplinario dirigido por un físico matemático Johns Hopkins puede haber encontrado una explicación plausible. Según el grupo, el factor subyacente es la turbulencia, el "mismo tipo de trastorno violento que puede empujar un avión de pasajeros cuando ocurre en la atmósfera", o el que deja su hermano después de comer frijoles horneados. Al emplear una técnica de modelado por computadora bien organizada y construida lógicamente, los investigadores pudieron simular lo que sucede cuando las líneas de campo magnético se encuentran con turbulencias en una llamarada solar. Armados con esta información, pudieron exponer su caso.
"El teorema de congelación de flujo a menudo explica las cosas de manera hermosa", dijo Gregory Eyink, profesor del Departamento de Matemática Aplicada y Estadística, autor principal del estudio "Naturaleza". “Pero en otros casos, falla miserablemente. Queríamos descubrir por qué ocurre este fracaso ".
¿Cuál es el teorema de congelación de flujo? Quizás hayas oído hablar de Hannes Alfvén. Fue un ingeniero eléctrico sueco, físico de plasma y ganador del Premio Nobel de Física de 1970 por su trabajo en magnetohidrodinámica (MHD). Es el hombre responsable de explicar lo que ahora conocemos como ondas de Alfvén: una oscilación viajera de baja frecuencia de los iones y el campo magnético en plasma. Bueno, hace unos 70 años, se le ocurrió la idea de que líneas de fuerza magnéticas navegan a lo largo de un fluido locomotor similar a fragmentos de hilo que fluyen a lo largo de una corriente. Debería ser imposible para ellos romper y luego unirse nuevamente. Sin embargo, los físicos solares han descubierto que este no es el caso cuando se trata de actividad dentro de una erupción solar particularmente violenta. En sus observaciones, han determinado que las líneas de campo magnético dentro de estas bengalas pueden estirarse hasta el punto de ruptura y luego volver a conectarse en un tiempo sorprendentemente rápido, tan poco como 15 minutos. Cuando esto sucede, expulsa una gran cantidad de energía que, a su vez, alimenta la llamarada.
"¡Pero el principio de congelación de flujo de la física moderna del plasma implica que este proceso en la corona solar debería tomar un millón de años!" Eyink afirma animadamente. "Un gran problema en astrofísica es que nadie podría explicar por qué la congelación de flujo funciona en algunos casos, pero no en otros".
Por supuesto, siempre se ha especulado que las turbulencias pueden haber sido la raíz del comportamiento enigmático. ¿Hora de investigar? Usted apuesta. Eyink luego unió fuerzas, y mentes, con otros expertos en astrofísica, ingeniería mecánica, gestión de datos e informática, con sede en Johns Hopkins y otras instituciones. "Por necesidad, este fue un esfuerzo altamente colaborativo", dijo Eyink. “Todos contribuían con su experiencia. Nadie podría haber logrado esto ".
El siguiente paso fue crear una simulación por computadora, una simulación que pudiera duplicar el estado plasmático de la actividad de la llamarada solar y todos los matices que sufren las partículas cargadas durante diferentes condiciones. "Nuestra respuesta fue muy sorprendente", dijo Eyink. “La congelación de flujo magnético ya no es válida cuando el plasma se vuelve turbulento. La mayoría de los físicos esperaban que la congelación de flujo desempeñaría un papel aún más importante a medida que el plasma se volviera más altamente conductor y más turbulento, pero, de hecho, se descompone por completo. En una sorpresa aún mayor, encontramos que el movimiento de las líneas del campo magnético se vuelve completamente aleatorio. No quiero decir "caótico", sino tan impredecible como la mecánica cuántica. En lugar de fluir de manera ordenada y determinista, las líneas del campo magnético se extienden como una columna de humo.
Por supuesto, otros expertos en energía solar creen que puede haber respuestas alternativas para esta actividad de ruptura de reglas dentro de las erupciones solares, pero como dice Eyink, "creo que presentamos un caso bastante convincente de que la turbulencia por sí sola puede explicar la ruptura de la línea de campo".
Lo más emocionante es el esfuerzo de colaboración de los miembros del equipo de disciplinas tan variadas. Fue un esfuerzo grupal que ayudó a Eyink a desarrollar esta nueva teoría sobre el enigma de la llamarada solar. "Utilizamos nuevos métodos innovadores de base de datos, como los empleados en el Sloan Digital Sky Survey, combinados con técnicas informáticas de alto rendimiento y desarrollos matemáticos originales", dijo. "El trabajo requirió una unión perfecta de física, matemáticas e informática para desarrollar un enfoque fundamentalmente nuevo para realizar investigaciones con conjuntos de datos muy grandes".
En conclusión, Eyink señaló que este tipo de trabajo de investigación puede muy bien darnos una mejor comprensión de las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal. Como sabemos, este tipo de "clima espacial" peligroso puede ser perjudicial para los astronautas, interrumpir los satélites de comunicaciones e incluso ser responsable del apagado de las redes eléctricas en la Tierra. Y sabes lo que eso significa ... sin televisión por satélite y sin poder para mirarlo. Pero eso esta bien.
"No me quedo fuera tarde. No me importa ir. Estoy en casa como a las ocho ... Solo yo y mi radio. No me porto mal ... Savin "mi amor por ti".
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de la Universidad Johns Hopkins.
