Diminutos torbellinos en el viento solar

Utilizando los satélites Clúster de la ESA a modo de microscopio, un equipo de científicos ha estudiado el viento solar con un nivel de detalle sin precedentes, descubriendo minúsculos torbellinos que podrían jugar un papel muy importante a la hora de mantener la temperatura del plasma espacial.

La turbulencia es un fenómeno muy complejo que podemos observar en todas partes, desde el agua que sale de un grifo o el flujo de aire que rodea el ala de un avión, hasta los reactores experimentales de fusión nuclear o el espacio.

Se piensa que la turbulencia juega un papel muy importante a la hora de mantener el calor en el seno del viento solar – una corriente de partículas cargadas expulsada por el Sol.

El viento solar se enfría a medida que se expande por el Sistema Solar, pero mucho menos de lo que cabría esperar si el flujo fuese suave y laminar.

La turbulencia se origina a partir de irregularidades en el flujo de partículas y en las líneas del campo magnético. Tratar de analizar cómo se transfiere esta energía desde las grandes estructuras en las que se genera hasta las microestructuras en las que se disipa es tan complejo como intentar trazar el flujo de energía desde el cauce tranquilo de un río hasta los torbellinos que se forman al final de una catarata.

En este nuevo estudio, se han utilizado dos de los cuatro satélites que componen la misión Clúster de la ESA para estudiar en detalle la turbulencia del plasma del viento solar.

Estos dos satélites viajaron en la dirección del flujo guardando una separación de apenas 20 kilómetros, y utilizaron su ‘modo ráfaga’ para tomar 450 medidas por segundo del plasma que les rodeaba.

Al comparar sus resultados con los modelos matemáticos, los científicos pudieron confirmar la existencia de láminas de corriente de apenas 20 kilómetros de espesor en los bordes de los torbellinos.

“Estos resultados nos muestran por primera vez que el plasma del viento solar está extremadamente estructurado incluso a una escala tan pequeña”, explica Silvia Perri, de la Universidad de Calabria, Italia, autora principal del artículo que presenta este hallazgo.

Clúster ya había detectado láminas de corriente de unos 100 kilómetros de espesor en la envoltura magnética, la región comprendida entre la burbuja magnética que rodea a la Tierra – la magnetosfera – y la onda de choque generada por el viento solar.

En los bordes de estos torbellinos se detectaron ‘reconexiones magnéticas’, el proceso por el que líneas de campo magnético de sentido opuesto se abren de forma espontánea y se reconectan con otras líneas de su entorno, liberando energía.

“A pesar de que todavía no hemos detectado reconexiones a esta nueva pequeña escala, está claro que nos encontramos ante una cascada de energía que podría contribuir al calentamiento del viento solar”, explica Silvia.

Nuevas misiones como Solar Orbiter de la ESA o Solar Probe Plus de la NASA estudiarán si también se producen estos fenómenos en el entorno inmediato del Sol, mientras que la misión MMS de la NASA se centrará específicamente en el estudio de estas pequeñas escalas donde se sospecha que también se podrían producir reconexiones magnéticas.

“Estos resultados de Clúster demuestran la capacidad única de esta misión para estudiar la física del Universo, en este caso llevando al límite la capacidad de medición de sus instrumentos para descubrir nuevos fenómenos a pequeña escala”, comenta Matt Taylor, Científico del Proyecto Clúster para la ESA.

“Las futuras misiones multi-satélite permitirán estudiar en detalle estos fenómenos a pequeña escala y pondrán en contexto los descubrimientos realizados gracias a Clúster”.