Investigadores recrean el viento solar en un laboratorio

Físicos de la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos) han realizado un nuevo estudio que imita los vientos solares en el laboratorio, confirmando cómo se desarrollan y proporcionando un modelo a la Tierra para el futuro estudio de la física solar. Este fenómeno, que afecta a casi todo en el sistema solar, puede interrumpir la función de los satélites de la Tierra y crea las luces de las auroras boreales.

Nuestro sol es esencialmente una gran bola de plasma caliente, un estado energético de la materia compuesto de gas ionizado. A medida que el sol gira, el plasma gira también. Este movimiento de plasma en el núcleo del sol produce un campo magnético que llena la atmósfera solar. A cierta distancia de la superficie del sol, conocida como la superficie de Alfvén, este campo magnético se debilita y el plasma se separa del sol, creando el viento solar.

"El viento solar es muy variable, pero hay esencialmente dos tipos: rápido y lento", explica Ethan Peterson, estudiante graduado en el departamento de Física de la UW-Madison y autor principal del estudio publicado en la revista 'Nature Physics'. "Las misiones satelitales han documentado bastante bien de dónde viene el viento rápido, así que estábamos tratando de estudiar específicamente cómo se genera el viento solar lento y cómo evoluciona a medida que viaja hacia la Tierra", continúa.

La Gran Bola Roja, una esfera de tres metros de ancho que imita a un mini-sol

Aunque no tengan acceso directo a la gran bola de plasma del sol, Peterson y sus colegas, incluido el profesor de física Cary Forest, sí tienen acceso a la Gran Bola Roja, una esfera hueca de tres metros de ancho, con un fuerte imán en su centro y varias sondas en el interior.

Los investigadores bombean gas de helio, lo ionizan para crear un plasma y luego aplican una corriente eléctrica que, junto con el campo magnético, agita el plasma, creando una imitación casi perfecta del plasma giratorio y los campos electromagnéticos del sol. Con su mini-sol en su lugar, los investigadores pueden tomar medidas en muchos puntos dentro de la bola, lo que les permite estudiar los fenómenos solares en tres dimensiones.

Primero, pudieron recrear la Espiral de Parker, un campo magnético que llena todo el sistema solar llamado así por el científico que describió por primera vez el viento solar. Debajo de la superficie de Alfvén, el campo magnético irradia directamente desde el sol. Pero en esa superficie, la dinámica del viento solar se hace cargo, arrastrando el campo magnético a una espiral.

Los investigadores también pudieron identificar la fuente de los 'eructos' del plasma del Sol, pequeñas eyectiones periódicas de plasma que alimentan el viento solar lento. Con el plasma girando, sondearon el campo magnético y la velocidad del plasma. Sus datos mapearon una región donde el plasma se movía lo suficientemente rápido y el campo magnético era lo suficientemente débil como para que el plasma pudiera desprenderse y expulsarse radialmente.

Los investigadores destacan que sus experimentos en la Tierra complementan, pero no reemplazan, las misiones satelitales. Por ejemplo, se espera que la sonda solar Parker, lanzada en agosto de 2018, alcance e incluso caiga por debajo de la superficie de Alfvén y proporcionará mediciones directas de viento solar nunca antes obtenidas. "Nuestro trabajo muestra que los experimentos de laboratorio también pueden llegar a la física fundamental de estos procesos" concluye Peterson.