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Las Explosiones Más Grandes del Sistema Solar

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Las Explosiones Más Grandes del Sistema Solar

La nave espacial HESSI de la NASA tiene como objetivo desentrañar un explosivo misterio: el origen de las llamaradas solares.

NASA
Marshall Space Flight Center

see captionJunio 12, 2001. A los astronautas les gustan las caminatas espaciales. Flotando sin peso a centenares de kilómetros por encima de la Tierra, el terreno abajo corre a una velocidad cerca de 27.000 millas por hora —ningún viajero del espacio quiere que se termine. Pero sólo bastan dos palabras para enviar a uno de esos exploradores valientes de regreso a su nave: ¡"llamarada solar"!

"Las llamaradas solares son las explosiones más grandes del sistema solar," dice Robert Lin del Laboratorio de Ciencias del Espacio de la Universidad de California Berkeley. "Hacen erupción cerca de las manchas solares con la fuerza de un centenar de millones de bombas de hidrógeno. Los astronautas que se encuentren en un paseo espacial durante una llamarada solar o de uno de sus primos, las eyecciones de masa coronal, pueden absorber una dosis de radiación equivalente a 100 veces la radiación recibida en una exposición normal de rayos X en el pecho —razón suficiente como para salir corriendo a buscar protección.

Arriba: El astronauta Steven Smith flota por encima de la Tierra durante la misión STS-103 del Transbordador Espacial. [Más Información]

Las llamaradas plantean poco peligro para los habitantes de la Tierra, porque la atmósfera de nuestro planeta nos protege de su mortífera radiación. Pero las explosiones solares imprevisibles afectan nuestras vidas. Pueden inutilizar satélites, pueden afectar la navegación de aeronaves de transporte aéreo, y pueden interrumpir radiocomunicaciones de alta frecuencia durante horas.

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"Una de las cosas más asombrosas acerca de las llamaradas solares," dice Brian Dennis de Centro Goddard de Viajes Espaciales de la NASA, "es la forma eficiente como aceleran partículas subatómicas a energías por encima de 109 eV". Aproximadamente un 50% de la energía total de la explosión está formada de electrones y núcleos atómicos que viajan casi a la velocidad de la luz. "Las llamaradas funcionan mucho más eficazmente que cualquier acelerador de partículas que hayamos podido construir aquí en la Tierra".

¿Cómo logran esto las llamaradas? se pregunta. No lo sabemos, pero a los físicos terrestres dedicados a investigar las partículas les gustaría averiguarlo.

¿Qué enciende las llamaradas solares? ¿Cómo descargan tanta energía tan rápidamente? ¿Y es posible predecir cuándo ocurrirán?

Estas preguntas han inquietado a los astrónomos desde 1859 cuando Lord Carrington divisó una llamarada solar por vez primera. "Contaba manchas solares en una imagen proyectada del Sol", recordó, cuando repentinamente "dos áreas de luz intensamente brillantes y blancas hicieron erupción cerca de un grupo de grandes manchas solares". Aturdido por la sorpresa, "Carrington se apresuró a dejar su telescopio para llamar a un segundo testigo, pero cuando regresó minutos más tarde, el estallido había desaparecido".

see captionLeft: Esta Película de 4.2 MB en formato mpeg muestra una llamarada solar en acción, disparando gas caliente desde el limbo del Sol. [Más Información]

Carrington se dio cuenta que había vislumbrado algo enormemente poderoso, pero lo que él vio fue sólo la punta del iceberg. Las veloces partículas que emergen de las llamaradas irradian en su mayor parte rayos X de alta energía y rayos gamma. La luz visible de baja energía no es tan importante.

Y es aquí donde se encuentra la explicación de porqué las llamaradas han podido guardar sus secretos por tanto tiempo. Las explosiones son más brillantes en longitudes de onda que los observadores de la Tierra no pueden ver con sus ojos. Los telescopios tampoco ayudan, porque nuestra atmósfera es opaca a los rayos X y los rayos gamma.

Ahora un nuevo satélite de la NASA tiene la intención de cambiar todo esto. El Espectroscopio de Imágenes de Alta Energía Solar (High Energy Solar Spectroscopic Imager ó HESSI para abreviar), orbitará la Tierra casi 600 km por encima de nuestra oscura atmósfera planetaria, donde puede detectar rayos X y emisiones de rayos gammas de las llamaradas. HESSI, cuyo lanzamiento está previsto para después del 20 de junio, no es la primera nave espacial capaz de detectar tal radiación. Pero será el primero en captar rayos X intensos e imágenes precisas de rayos gamma de las violentas explosiones.

"La resolución angular de las intensas imágenes radiográficas de HESSI será cerca de 2 arco segundos, tan exactas como las que se podrían obtener de un telescopio óptico en la Tierra", dice Lin, el investigador principal de la misión. Las imágenes de rayos gamma serán un poco menos detalladas, con resoluciones de entre 7 y 36 arco segundos. Pero, advierte Lin con entusiasmo, "nunca antes hemos visto alguna imagen de rayos gamma de una llamarada solar". La de HESSI será la primera.

Derecha: Interpretación artística de HESSI en órbita de 600 kilómetros por encima de la Tierra. [Más Información]

see captionPara poner estos números en perspectiva, considere lo siguiente: Cuando una llamarada solar hace erupción, calienta una región de la atmósfera del Sol equivalente a muchos diámetros de la Tierra. (Lo que Carrington vio en 1859 fue la "floresciencia" ligera y blanca de la llamarada.) Las imágenes de los intensos rayos X de HESSI revelarán detalles de sólo 1700 km de ancho —algo como la distancia entre Los Angeles y Seattle.

Esto es asombroso porque los rayos X de alta energía y los rayos gamma no pueden ser enfocados; pasan directamente a través de lentes convencionales. En lugar de eso, HESSI forma imágenes mirando al Sol a través de rejillas paralelas finamente espaciadas, que lanzan sombras a través de los detectores de radiación a bordo —como persianas venecianas microscópicas. "Rotaremos la nave espacial cada 4 segundos para crear un patrón de modulación de las sombras que podemos analizar para formar una imagen del Sol," explica Lin. El proceso es parecido a unos rayos X médicos, excepto que los científicos están interesados en la fuente de los rayos (el Sol), no en el material que los bloquea (las tablillas).

Las cámaras de HESSI pueden tomar fotos del Sol entero, pero los investigadores estarán especialmente interesados en las manchas solares. "Aquí es donde las llamaradas hacen erupción —en la periferia de manchas solares con campos magnéticos intensos, distorsionados," dice George Fisher, un colega de Lin en Berkeley. "Los campos magnéticos distorsionados son como las gomas elásticas que se han estirado hasta el límite", explica. " Quieren regresar a su forma original rápidamente —violentamente. Los campos reconectados deben ser la fuente de energía para las llamaradas".

Al menos eso es lo que la mayoría de los físicos solares cree. El problema es que nunca nadie lo ha visto. "Antes de HESSI no podríamos encontrar el comienzo de una explosión con suficiente precisión para hacer la conexión entre las llamaradas y las ondas en el campo magnético", dice Fisher. "Estoy impaciente por saber dónde son aceleradas las partículas de la llamarada, y pensamos que HESSI va finalmente a mostrárnoslo".

El trabajo de HESSI es física fundamental importante, agrega el científico de misión Brian Dennis de la NASA. El entender cómo trabajan las llamaradas nos podría enseñar cómo construir mejores aceleradores de partículas en la Tierra y hasta progresar en el tema de la energía de fusión, lo cual también implica gases sobrecalentados retorcidos por los campos magnéticos.

Izquierda: Dentro del acelerador de partículas de alta energía del CERN en Ginebra. La investigación básica sobre las llamaradas solares podría un día mejorar estos dispositivos en la Tierra. Derechos Reservados CERN Ginebra.

Los descubrimientos de HESSI podrían también ofrecer información sobre acontecimientos misteriosos lejanos fuera de nuestro sistema solar. Lo que sea que provoque las llamaradas solares podría ser el mismo mecanismo que hace explotar chorros a presión de partículas de los discos de acrección magnetizados alrededor de "agujeros negros" y "estrellas de neutrones", dice Dennis. "El Sol está comparativamente cerca, así que es un laboratorio natural para estudiar tales procesos exóticos".

Entretanto, la mayoría de los astronautas estaría satisfecha con predicciones acertadas simples de una variedad de las llamaradas solares, un subproducto potencial de la misión HESSI. Si la nave espacial puede lograr una sola cosa, entonces el espacio se convertirá en un lugar más seguro... para todo el mundo.

Nota del Editor: Las llamaradas solares están estrechamente relacionadas con eyecciones de masa coronal (EMCs) —las nubes de un billón de toneladas de gas— que ondulan fuera del Sol provocando tormentas geomagnéticas cuando golpean la magnetosfera de la Tierra. Los científicos una vez pensaron que las llamaradas propulsaban EMCs al espacio, pero desde entonces nos hemos enterado de que las llamaradas y EMCs pueden ocurrir conjunta o separadamente. Quizá los dos son aspectos diferentes de la misma clase de explosión provocada por campos magnéticos cambiantes en el Sol. Nadie está seguro. "Una de las metas de HESSI es entender la relación entre llamaradas solares y EMCs," dice Dennis. [Escuche a Bob Lin discutiendo sobre las EMCs].

Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls


Relaciones con los Medios: Steve Roy Traducción al Español: Francisco Pulido / Carlos Román
Editor en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.