Los bucles coronales, las estructuras elegantes y brillantes que se extienden a través de la superficie solar y hacia la atmósfera solar, son clave para comprender por qué la corona es tan caliente. Sí, es el sol, y sí, hace calor, pero su atmósfera es también caliente. El enigma de por qué la corona solar es más caliente que la fotosfera del Sol ha mantenido ocupados a los físicos solares desde mediados del siglo XX, pero con la ayuda de observatorios modernos y modelos teóricos avanzados, ahora tenemos una idea bastante clara de lo que está causando esto. Entonces, ¿está resuelto el problema? No exactamente…
Entonces, ¿por qué los físicos solares están tan interesados en la corona solar de todos modos? Para responder a esto, extraeré un extracto de mi primer artículo de la revista Space:
…Las mediciones de partículas coronales nos dicen que la atmósfera del Sol es realmente más caliente que la superficie del Sol. El pensamiento tradicional sugeriría que esto está mal; Se violarían todo tipo de leyes físicas. El aire alrededor de una bombilla no es más caliente que la bombilla misma, el calor de un objeto disminuirá cuanto más lejos mida la temperatura (obvio realmente). Si tienes frío, no te alejas del fuego, ¡te acercas a él! - de "Hinode descubre la chispa oculta del sol", Space Magazine, 21 de diciembre de 2007
Esto no es solo una curiosidad académica. El clima espacial se origina en la corona solar inferior; La comprensión de los mecanismos detrás del calentamiento coronal tiene amplias implicaciones para predecir erupciones solares energéticas (y dañinas) y pronosticar condiciones interplanetarias.
Entonces, el problema del calentamiento coronal es un tema interesante y los físicos solares siguen la pista de la respuesta a por qué la corona está tan caliente. Los lazos coronales magnéticos son centrales en este fenómeno; están en la base de la atmósfera solar y experimentan un calentamiento rápido con un gradiente de temperatura de decenas de miles de Kelvin (en la cromosfera) a decenas de millones de Kelvin (en la corona) en una distancia muy corta. El gradiente de temperatura actúa a través de una región de transición delgada (TR), que varía en espesor, pero puede tener solo unos pocos cientos de kilómetros de espesor en algunos lugares.
Estos lazos brillantes de plasma solar caliente pueden ser fáciles de ver, pero existen muchas discrepancias entre la observación de la corona y la teoría coronal. Los mecanismos responsables de calentar los bucles han demostrado ser difíciles de precisar, particularmente cuando se trata de comprender la dinámica de los bucles coronales de "temperatura intermedia" (también conocida como "caliente") con plasma calentado a alrededor de un millón de Kelvin. Nos estamos acercando a resolver este rompecabezas que ayudará a las predicciones del clima espacial desde el Sol hasta la Tierra, pero tenemos que averiguar por qué la teoría no es la misma que la que estamos viendo.
Los físicos solares han estado divididos sobre este tema durante algún tiempo. ¿Se calienta el plasma del bucle coronal por eventos de reconexión magnética intermitente a lo largo de un bucle coronal? ¿O son calentados por algún otro calentamiento constante muy bajo en la corona? ¿O es un poco de ambos?
De hecho, pasé cuatro años luchando con este problema mientras trabajaba con el Grupo Solar en la Universidad de Gales, Aberystwyth, pero estaba del lado del "calentamiento constante". Existen varias posibilidades cuando se consideran los mecanismos detrás del calentamiento coronal constante, mi área particular de estudio fue la producción de ondas de Alfvén y las interacciones onda-partícula (autopromoción descarada ... mi tesis de 2006: Bucles coronales inactivos calentados por la turbulencia, solo en caso de que tengas un fin de semana aburrido y aburrido por delante).
James Klimchuk, del Laboratorio de Física Solar del Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland, toma una opinión diferente y favorece el mecanismo de calentamiento impulsivo de nanoflare, pero es muy consciente de que otros factores pueden entrar en juego:
“En los últimos años ha quedado claro que el calentamiento coronal es un proceso altamente dinámico, pero las inconsistencias entre las observaciones y los modelos teóricos han sido una fuente importante de acidez estomacal. Ahora hemos descubierto dos posibles soluciones a este dilema: la energía se libera impulsivamente con la combinación correcta de aceleración de partículas y calentamiento directo, o la energía se libera gradualmente muy cerca de la superficie solar."- James Klimchuk
Se predice que los nanoflares mantendrán lazos coronal cálidos en su constante 1 millón de Kelvin. Sabemos que los bucles tienen esta temperatura, ya que emiten radiación en las longitudes de onda ultravioletas extremas (EUV), y se han construido o enviado al espacio una serie de observatorios con instrumentos sensibles a esta longitud de onda. Instrumentos basados en el espacio como el EUV Imaging Telescope (EIT; a bordo de la NASA / ESA Observatorio solar y heliosférico), De la NASA Región de transición y explorador coronal (RASTRO), y el japonés recientemente operativo Hinode la misión ha tenido todos sus éxitos, pero muchos avances en el bucle coronal ocurrieron después del lanzamiento de RASTRO allá por 1998. Los nanoflares son muy difíciles de observar directamente ya que ocurren en escalas espaciales tan pequeñas que no pueden resolverse con la instrumentación actual. Sin embargo, estamos cerca, y hay un rastro de evidencia coronal que apunta a estos eventos energéticos.
“Los nanoflares pueden liberar su energía de diferentes maneras, incluida la aceleración de partículas, y ahora entendemos que la combinación correcta de aceleración de partículas y calentamiento directo es una forma de explicar las observaciones."- Klimchuk.
Lento pero seguro, los modelos teóricos y la observación se están uniendo, y parece que después de 60 años de intentos, los físicos solares están cerca de comprender los mecanismos de calentamiento detrás de la corona. Al observar cómo los nanoflares y otros mecanismos de calentamiento pueden influirse entre sí, es muy probable que esté en juego más de un mecanismo de calentamiento coronal ...
Aparte: Por interés, los nanoflares se producirán a cualquier altitud a lo largo del bucle coronal. Aunque pueden llamarse nanoflares, según los estándares de la Tierra, son enormes explosiones. Los nanoflares liberan una energía de 1024-1026 ergio (eso es 1017-1019 Julios). Esto es el equivalente de aproximadamente 1,600 a 160,000 bombas atómicas del tamaño de Hiroshima (con la energía explosiva de 15 kilotonnes), por lo que no hay nada nano sobre estas explosiones coronales! Pero en comparación con las erupciones de rayos X estándar, el Sol genera de vez en cuando con una energía total de 6 × 1025 Julios (más de 100 mil millones de bombas atómicas), puedes ver cómo nanolas bengalas reciben su nombre ...
Fuente original: NASA
