Pols d'estels

Solar Orbiter, la nova sonda de l’Agència Espacial Europea (ESA) per a l’exploració del Sol, va ser llançada sense problemes el passat dilluns 10 de febrer, des de Cap Canaveral a Florida i ara viatja cap a la nostra estrella. Serà un llarg viatge ja que per assolir la seua meta necessitarà una assistència gravitatòria de la Terra i diverses de Venus per a que d’aquesta manera poder sortir del plànol de l’eclíptica i explorar els pols solars.

Solar Orbiter porta a bord un conjunt de 10 instruments, alguns d’ells per fer mesures in situ  i d’altres de teledetecció per observar la superfície solar turbulenta, l’atmosfera exterior calenta del Sol i els canvis del vent solar. Els instrumentes de teledetecció obtindran imatges d’alta resolució de l’atmosfera del Sol (la corona) i del disc solar. Els instruments in situ mesuraran el vent solar i el camp magnètic solar als voltants de l’òrbita.

Els quatre instruments in situ mesuren ara mateix les propietats ambientals al voltant de la nau, especialment les característiques electromagnètiques del vent solar, el corrent de partícules carregades que allibera el Sol. Tres d’aquests instruments in situ compten amb sensors en el braç de 4,4 m de llarg.

“Mesurarem valors de camps magnètics milers de vegades més petits que els que coneixem a la Terra -assenyala Tim Horbury, de l’Imperial College de Londres, principal investigador del magnetòmetre (MAG) -. Fins i tot els corrents en els cables elèctrics de la sonda generen camps magnètics molt més grans que els que necessitem mesurar. Per això, els nostres sensors estan instal·lats en un braç, per mantenir-los allunyats de l’activitat elèctrica de la nau “.

Els controladors de terra del Centre Europeu d’Operacions Espacials de Darmstadt (Alemanya) van activar els dos sensors del magnetòmetre, un prop de l’extrem de braç i un altre més a prop de la nau, unes 21 hores després de l’enlairament. L’instrument va registrar dades abans, durant i després de desplegar-se el braç, el que va permetre als científics comprendre la influència de la nau en els mesuraments una vegada ja es troba en l’entorn espacial.

“Les dades rebudes mostren com es redueix el camp magnètic des dels voltants de la nau fins al punt on estan desplegats els instruments -afegeix Tim-. Això confirma de manera independent que el braç s’ha desplegat i que els instruments realment proporcionaran en el futur mesuraments precisos “.

Més informació de la missió:
La missió Solar Orbiter de camí cap al Sol

Imatges:

1.- Llençament de Solar Orbiter la matinada del 10 de febrer 2020 des del Kennedy Space Center, Cape Canaveral, Florida, USA. ESA–S. Corvaja.

Malgrat que el Sol és l’estrella més pròxima, encara no hem estat capaços de desvetlar tots els secrets. La formació de les zones actives solars, l’escalfament de l’atmosfera, els mecanismes d’emissió de partícules ionitzades, i molts altres fenòmens són encara camps de la física solar que encara estan a les beceroles. La sonda nord-americana Parker, actualment en òrbita solar, i l’europea Solar Orbiter que s’enlairarà el febrer, són les apostes dels científics solars per aprofundir en la complexa geografia del Sol.

La  Sonda Solar Parker es una sonda espacial de la NASA, llençada l’any passat, amb l’objectiu d’estudiar les capes més externes de l’atmosfera solar, la corona solar, durant uns anys. Per aconseguir-ho seguirà unes òrbites cada vegada més pròximes al Sol, fins aconseguir acostar-se a només  a 8,86 radis solars (6,2 milions de quilòmetres) de la superfície (fotosfera) del Sol. Diversos instruments mesuren actualment in-situ el camp magnètic, el flux de partícules del vent solar, la densitat del medi i després dels dos primers passos al voltant del Sol s’acaben de publicar els primers resultats.

La sonda està dedicada al físic solar Eugene Parker, actualment professor emèrit de la Universitat de Chicago. Ell va ser el pioner en l’estudi teòric de les propietats dels camps magnètics solars, a gran i sobretot a petita escala. En aquells articles primerencs ens detallava com es mou un plasma ionitzat, com és el vent solar mentre s’allunya del Sol, enganxat al camp magnètic, com es mouen les ones magnètiques per l’atmosfera solar, com es transporten o sosté la matèria en les estructures de la cromosfera i corona.

Ara la sonda Parker mesura directament les estructures que estudià el científic fa més de 50 anys. Com el mateix Sol, el vent solar que s’emet contínuament des de la corona està format per plasma, on els electrons carregats negativament s’han separat dels ions carregats positivament, i formen un mar de partícules flotants lliures. Aquestes partícules flotants lliures es mouen enganxades als camps elèctrics i magnètics solars, i els canvis en el plasma modifiquen aquests camps. L’instrument FIELDS ha examinat l’estat del vent solar mitjançant la mesura i l’anàlisi detallada de com van canviar els camps elèctrics i magnètics al voltant de la nau espacial.

Aquestes mesures han mostrat reculades ràpides en el camp magnètic i dolls ràpids de matèria, totes característiques que fan que el vent solar sigui més turbulent del que es pensava. Aquestes inversions, anomenades “interrupcions”, duren des de pocs segons fins a diversos minuts mentre passen per la sonda. Durant un canvi, el camp magnètic torna a girar sobre si mateix fins que apunta gairebé directament cap al Sol. Aquests detalls són claus per comprendre com el vent dispersa l’energia a mesura que surt del Sol i s’escampa a tot el sistema solar.

Però les mesures de Parker han proporcionat un altre descobriment. El vent solar arriba a la Terra de manera radial, directament en línia recta del Sol. Bé això sembla ja que en les proximitats del Sol, com s’ha observat, el vent solar ix de les capes superiors de l’atmosfera solar lligat a la rotació del Sol, corbant-se i girant amb ell.  Aquest fenomen no s’observa des de la Terra i calia anar-hi ben prop per mesurar-lo. “El gran flux de rotació del vent solar vist durant les primeres trobades ha estat una autèntica sorpresa “, ha dit Justin Kasper, investigador principal de l’instrument SWEAP — Solar Wind Electrons Alphas and Protons — de la University of Michigan in Ann Arbor..” Si bé esperàvem poder veure el moviment rotacional més prop del Sol, les altes velocitats que veiem en aquestes primeres trobades són gairebé deu vegades més grans del que preveien els models estàndard. ”

Finalment Parker també a mirat la densitat de pols interplanetari present en la trajectòria al voltant del Sol. Els científics han sospitat des de fa temps que, prop del Sol, aquesta pols s’escalfaria a altes temperatures per la potent llum solar, que es convertiria en un gas i crearia una regió lliure de pols al voltant del Sol. Però ningú no ho havia observat mai.

I per primera vegada, les imatges del Parker Solar Probe han mostrat com la pols còsmica comença a minvar a minvar a partir dels 11 milions de km del Sol i que aquesta disminució de pols continua constantment fins als límits actuals de les mesures de Parker a poc més de 6 milions de km del Sol.

Tots aquests treballs i descobertes són importantíssims per a protegir-nos del Sol, tant a la Terra com amb els satèl·lits i astronautes a l’espai. Problemes que estudia el temps espacial.

“És increïble, fins i tot en condicions de mínim solar, com el Sol produeix molt més esdeveniments minúsculs de partícules energètiques del que no havíem pensat mai“, ha dit David McComas, investigador principal de l’instrument ISʘIS de la Universitat Princeton de Nova Jersey. . “Aquestes mesures ens ajudaran a desvelar les fonts, accelerar i transportar partícules energètiques solars i, en definitiva, protegir millor els satèl·lits i els astronautes en el futur“.

L’exploració del Sol a distancies curtes continuarà amb la sonda Parker. Tanmateix en febrer 2010 partirà cap al Sol la sonda europea Solar Orbiter, un dels instruments del qual s’ha fet parcialment a la Universitat de València. S’esperen anys emocionants.

Imatges:
NASA Goddard Space Flight Center

De tan present que el tenim ja no hi pensem gaire. Però ací ben prop tenim un estel amb una força poderosa que permet la vida a la Terra però que a la vegada pot causar, de tant en tant, alguns problemes.

Vivim en una societat tecnològica que depén dels satèl·lits de posicionament global i de comunicacions, de la ràdio i televisió i d’internet. A més les línies d’alta tensió permeten connectar-se a la xarxa elèctrica fins i tot en els llocs més remots. Tanmateix, per a l’aparent tranquil·litat d’aquest món tan ben connectat l’activitat del Sol no és una bona notícia. Tota aquesta tecnologia trontolla quan el Sol demostra el seu poder.

La nostra estrella és una immensa esfera de gas en la qual el nucli crema hidrogen per crear heli, en una reacció nuclear tan energètica que manté el Sol calent des de fa uns 5000 milions d’anys. Tanmateix als habitants del nostre planeta ens ha de preocupar més l’intens camp magnètic, causa de l’activitat solar que es manifesta clarament amb les taques, les prominències però també amb les violentes erupcions solars o les ejeccions de massa coronals. A més la influència del Sol abasta tot el Sistema Solar ja que el camp magnètic s’estén més enllà de Neptú, passat Plutó i tots els membres del cinturó de Kuiper, arrossegat per les partícules carregades del plasma que forma el vent solar. I així es forma l’heliosfera, la immensa bombolla de gas magnetitzat que ens protegeix dels enigmàtics raigs còsmics,  les partícules d’alta energia que venen de la Galàxia i de molts altres racons de l’Univers.

Tanmateix l’activitat solar no és constant, sinó que segueix un cicle d’11 anys. Hi ha anys en que el nombre de taques i d’altres fenòmens solars s’incrementen i d’altres en que minven i pràcticament són absent del Sol. Les taques són la manifestació més visible de la intensitat de l’activitat. Així l’any 2008, durant molts mesos no hi va haver cap taca a la superfície del Sol. Al contrari, l’any 2014 els fenòmens magnètics al Sol eren molt freqüents.

Durant uns dies de finals del mes de novembre el Sol tornà a quedar-se sense taques, clara indicació que el cicle solar d’activitat va de davallada. Encara queden dos anys per arribar teòricament al mínim però els signes de decaïment del magnetisme al Sol són evidents.

El gràfic preparat pel Centre de predicció de Meteorologia Espacial (Space Weather Prediction Center) del National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dels Estats Units mostra el nombre de taques presents a la superfície solar al llarg dels últims dos cicles. A banda de veure com l’activitat va de baixada i que s’espera el mínim del cicle d’ací a 14 mesos, es nota com de peculiar ha estat el present cicle: molt poques taques si ho comparem amb el cicle anterior.

Amb la baixada de l’activitat magnètica del Sol, l’heliosfera es debilita i permet que la radiació que prové de la Galàxia, els raigs còsmics, penetre més fàcilment en el Sistema Solar interior. I de fet les mesures preses en l’alta atmosfera terrestre així ho confirmen. El nivell de radiació a l’estratosfera ha augmentat. Ara serà un poc més perillós volar en avió ja que l’exposició a les partícules energètiques serà major.

Tanmateix això no vol dir que de l’activitat solar no ens hem de preocupar. Ara mateix un gran forat coronal apunta cap a la Terra. D’aquestes zones solars ixen els camps magnètics “oberts” que condueixen el vent solar, un plasma format partícules carregades. En els pròxims tres dies arribaran els protons, electrons i ions del Sol i xocaran contra les capes altes de la magnetosfera terrestre. Es lliurarà una batalla celeste sobre les zones pròximes als pols terrestres. Els satèl·lits i infraestructures elèctriques poden quedar afectats si no estan protegits. Però tot anirà bé i la tempesta geomagnètica donarà un regal de colors als habitants nòrdics. Lluny dels llums de les ciutats, els qui visquen a Suècia podran gaudir d’unes belles aurores.