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Las más Grandes Explosiones del Sistema Solar

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Las más Grandes Explosiones del Sistema Solar

La nave espacial HESSI de la NASA intenta descifrar un misterio explosivo: el origen de las erupciones solares.
NASA

ver leyendaFebrero 6, 2002 -- A los astronautas les agradan las caminatas espaciales. Flotando sin peso a cientos de kilómetros sobre la Tierra, con la superficie debajo girando a 27.000 kph -- ningún viajero espacial quiere que se termine. Pero sólo se necesitan dos palabras para mandar a uno de esos valientes exploradores de vuelta a su nave: "Erupciones solares".

"Las erupciones solares son las mayores explosiones del sistema solar", dice Robert Lin del Laboratorio de Ciencia Espacial de la Universidad de Califronia en Berkeley (UC Berkeley's Space Science Lab). "Erupcionan cerca de las manchas solares con la fuerza de cientos de millones de bombas de hidrógeno". Los astronautas que son sorprendidos durante una caminata espacial por una erupción solar o una de sus primas, una eyección de masa coronal, pueden absorber una dosis de radiación equivalente a 100 radiografías de rayos X en el pecho -- razón suficiente para refugiarse rápidamente.

Arriba: El astronauta Steven Smith flota sobre la Tierra durante la misión STS-103 del Trasbordador. [más información]

Las erupciones solares no representan un peligro mayor para los habitantes de la  Tierra, ya que la atmósfera del planeta nos protege de estas mortales radiaciones. Pero explosiones solares imprevistas sí afectan nuestras vidas. Pueden inutilizar satélites, dificultar la navegación aérea, e interrumpir las comunicaciones de radio de alta frecuencia durante horas.

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"Una de las cosas más sorprendentes acerca de las erupciones solares", dice Brian Dennis del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (Goddard Space Flight Center), "es la manera eficiente en que aceleran partículas subatómicas a energías que exceden los 109 eV". Hasta un 50% del total de la energía de la explosión es emitida como electrones y núcleos atómicos que viajan a una velocidad cercana a la de la luz. "Las erupciones trabajan mucho más eficientemente que cualquier acelerador de partículas que hemos podido construir aquí en la Tierra".

"¿Cómo hacen las erupciones solares para lograr esto?" se pregunta. No sabemos, pero a los físicos de partículas les encantaría encontrar la respuesta.

¿Qué es lo que desencadena las erupciones solares? ¿Cómo liberan tanta energía tan rápidamente? ¿Y, es posible predecir cuando ocurrirán?

Tales preguntas han desconcertado a los astrónomos desde 1859 cuando Lord Carrington observó una erupción solar por primera vez. "Estaba [contando manchas solares sobre una imagen proyectada del Sol]", recuerda, cuando de repente " aparecieron dos manchas de luz blanca muy intensa" cerca de un grupo de manchas solares notablemente grandes. "Sobresaltado por la sorpresa", Carrington dejó su telescopio y salió corriendo a buscar un testigo; pero al volver minutos más tarde la explosión había desaparecido.

ver leyendaIzquierda: Una película mpeg de 4.2 MB muestra una erupción solar en acción, arrojando gas caliente más allá de los confines del Sol. [más información]

Carrington sabía que había observado algo enormemente poderoso, pero lo que él vio era sólo la punta del iceberg. Partículas de alta velocidad que emergen de las erupciones emiten principalmente rayos X  y rayos gama de alta energía. La luz visible, de menor energía, no es tan importante.

Y esta es la razón por la cual las erupciones solares han podido guardar sus secretos por tanto tiempo. Las explosiones son más poderosas a longitudes de onda que los observadores terrestres no pueden ver con sus ojos. Los telescopios tampoco son capaces de verlas porque nuestra atmósfera es opaca a los rayos X y rayos gamma. 

Ahora, un nuevo satélite de la NASA pretende superar este problema. El Graficador Espectroscópico Solar de Alta Energía, o HESSI por sus siglas en inglés (High Energy Solar Spectroscopic Imager),  lanzado en febrero 5, 2002, está orbitando la Tierra a casi 600 km por encima de la opaca atmósfera de nuestro planeta, donde puede detectar emisiones de rayos X y rayos gama producidas por las erupciones solares. HESSI no es la primera nave espacial capaz de detectar tal radiación. Pero será la primera en capturar imágenes nítidas de rayos X y rayos gama provenientes de las violentas explosiones.

"La resolución angular de las imágenes de rayos X de HESSI será de aproximadamente 2 arcosegundos o casi tan precisa como la que podría obtener con un telescopio óptico desde la Tierra" dice Lin, el investigador principal de la misión. Las imágenes de rayos gama serán un poco menos detalladas, con resoluciones de entre 7 y 36 arcosegundos. Pero, Lin hace notar, "nunca hemos visto una imagen de las erupciones solares en rayos gama". HESSI  será la primera en ofrecernos esta posibilidad.

Derecha: Representación artística de HESSI en órbita, a 600 kilómetros sobre la Tierra. [más información]

ver leyendaPara tener una mejor idea de estas cantidades, considere lo  siguiente: Cuando una erupción solar emerge, calienta una región de la atmósfera del Sol de un tamaño equivalente a varias veces el diámetro de la Tierra. (Lo que Carrington vió en 1859 fue la luz blanca del "nacimiento" de la erupción). Las imágenes de rayos X de HESSI revelarán detalles de lo que ocurre en un área de  sólo 1700 km de ancha -- casi la distancia entre Los Angeles y Seattle.

Esto es sorprendente porque los rayos X y gama de alta energía no pueden ser enfocados; atraviesan las lentes convencionales como si fueran vidrios comunes. Sin embargo, HESSI compone las imágenes observando al Sol a través de tablillas  finamente espaciadas -- como si fuera una persiana veneciana microscópica -- que produce sombras sobre detectores de radiación a bordo de la nave. "Rotaremos la nave cada  4 segundos para crear un patrón de modulación a partir de las sombras que podemos analizar para obtener  una imagen del Sol", explica Lin. El proceso es similar a una radiografía de rayos X, excepto que los científicos están interesados en la fuente de los rayos (el Sol), y no en el material que los bloquea (las tablillas).

Las cámaras de HESSI pueden obtener  imágenes completas del Sol, pero los investigadores estarán especialmente interesados en las manchas solares. "Ahí es donde las erupciones solares se producen -- en las cercanías de campos magnéticos intensos", dice George Fisher, un colega de Lin en Berkeley. "Los campos magnéticos retorcidos son como bandas de goma extendidas y tensas", explica. "Quieren recuperarse violentamente. Los campos magnéticos que se vuelven a poner en contacto son probablemente la fuente de poder para las erupciones".

Por lo menos eso es lo que cree la mayoría de los físicos solares. El problema es que nunca nadie lo ha visto ocurrir. "Antes de HESSI, no podíamos localizar el comienzo de una erupción con suficiente precisión para hacer la conexión entre erupciones y perturbaciones en los campos magnéticos", dice Fisher. "Muero por saber dónde son aceleradas las partículas de las erupciones, y pienso que finalmente  HESSI  nos lo va a decir".

ver leyendaEl trabajo de HESSI  tiene relación con conceptos fundamentales de física, agrega Brian Dennis, científico de la misión de NASA. El conocimiento de cómo las erupciones ocurren podría enseñarnos como construir mejores aceleradores de partículas en la Tierra, y quizás aún conseguir avanzar en los descubrimientos sobre energía de fusión, la cual también involucra gases supercalentados mezclados con campos magnéticos.

Izquierda: Dentro del acelerador de partículas de alta energía del CERN en Ginebra. Las investigaciones básicas sobre erupciones solares podrían algún día mejorar tales instrumentos en la Tierra.

Los descubrimientos de HESSI podrán también esclarecer algunos acontecimientos misteriosos que ocurren muy lejos de nuestro sistema solar. "Lo que sea que origina las erupciones solares, podría ser el mismo mecanismo que arroja chorros de partículas desde los discos de acreción magnetizados de agujeros negros y estrellas de neutrones", dice Dennis. "El Sol está relativamente cerca, por lo que es un buen laboratorio para estudiar estos exóticos procesos". 

Mientras tanto, la mayoría de los astronautas estarán satisfechos con la temprana predicción de las erupciones solares comunes y corrientes; un beneficio indirecto de la misión HESSI. Si la nave espacial puede cumplir sólo este objetivo, el espacio se convertirá en un lugar más seguro... para todos.

Nota del Editor: Las erupciones solares están relacionadas con las eyecciones de masa coronal (CMEs por sus siglas en inglés - coronal mass ejections ) -- nubes de gases de miles de millones de toneladas que salen desde el sol y causan tormentas geomagnéticas cuando llegan a la mangnetosfera de la Tierra. Los científicos una vez pensaron que las erupciones arrojaban las CMEs al espacio, pero desde entonces aprendieron que las erupciones y las CMEs pueden ocurrir juntas o separadas. Quizás las dos son diferentes aspectos del mismo tipo de explosión causada por campos magnéticos cambiantes sobre el Sol. Nadie está seguro. "Uno de los objetivos de HESSI es entender la relación entre las erupciones solares y las CMEs", dice Dennis. [Escuche a Bob Lin hablando sobre CMEs (en inglés)].

Enlaces a la Red (en inglés)Folleto de HESSI: Un vistazo de la misión, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

El  Graficador Espectroscópico Solar de Alta Energía: sitio de educación y divulgación al público de la Universidad de California en Berkeley.

El  Graficador Espectroscópico Solar de Alta Energía: portal de la misión del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

¿Cómo produce HESSI las imágenes de rayos X? ¡Están hechas con sombras!

Beneficios del Espacio: La construcción de las tablillas que forman las imágenes es posible gracias a una nueva técnica de fabricación desarrollada recientemente. Potenciales aplicaciones incluyen graficadores de rayos X para la inspección de equipajes de grandes volúmenes., evaluación de depósitos de metales pesados, y estimación de desechos radiactivos. Estos son otros beneficios prácticos de la investigación básica espacial.

Escuche: El astrónomo de Berkeley Bob Lin explica como la actividad solar afecta la vida en la Tierra.

Sopa de Letras de las Erupciones Solares --  Aprenda como los astrónomos clasifican las erupciones como erupciones de clase X-, M- y C-. De spaceweather.com.

La Primer Erupción Solar Registrada-- Selección de: "Descripción de una Extraña Aparición observada en el Sol el 1 de septiembre, 1859". por  Richard C. Carrington, Noticias Mensuales de la Real Sociedad de Astronomía, vol. 20, 13-15, 1860.

Transición Atmosférica -- las Buenas Noticias y las Malas Noticias - Entienda porque usted tiene que estar por encima de la atmósfera de la Tierra para "ver" rayos X y gama

¿ Por qué Estudiar las Erupciones Solares? el portal de La Teoría de la  Erupción solar de NASA/Goddard ofrece algunas respuestas.

Eyecciones de Masa Coronal -- conozca más sobre estas primas de las erupciones solares del portal de La Teoría de la  Erupción solar, NASA/Goddard.


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Autor: Trudy E. Bell
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: Carlos Román
Traducción de Gráficas: Boris G. Simmonds
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.