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Nuevas ideas sobre la corona del Sol tranquilo

Estudios recientes revelan el papel de los campos magnéticos a pequeña escala en la corona del Sol.

― 9 minilectura


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La atmósfera externa del Sol, llamada Corona, es una zona fascinante que a los científicos les encanta estudiar. Esta región se observa mejor desde el espacio usando instrumentos especiales que capturan imágenes en longitudes de onda específicas de luz. La corona está influenciada por campos magnéticos que están en constante cambio. Mientras que el Sol activo está lleno de eventos grandes como manchas solares y llamaradas, el Sol tranquilo se comporta de manera diferente, mostrando características a menor escala, incluyendo bucles de plasma y agujeros coronales.

La corona del Sol tranquilo es una característica persistente y se puede observar a lo largo del ciclo de actividad solar. Tiene diferentes temperaturas según la actividad solar y presenta largos bucles de plasma que siguen las líneas del Campo Magnético. Los campos magnéticos en la superficie del Sol tranquilo se encuentran típicamente en escalas más pequeñas de 100 kilómetros, escondidos en los flujos turbulentos de las capas superficiales del Sol. Se cree que estos campos magnéticos a pequeña escala son cruciales para dar forma a la corona e influir en su dinámica.

A pesar de la investigación significativa, aún no está claro cómo estos campos magnéticos a pequeña escala impactan la corona del Sol tranquilo. Este trabajo busca arrojar luz sobre la relación entre los campos magnéticos Fotosféricos y las estructuras coronales.

Observaciones del Sol Tranquilo

Para entender mejor la corona del Sol tranquilo, los científicos realizaron observaciones de alta resolución usando instrumentos avanzados en la nave espacial Solar Orbiter. Estas observaciones proporcionaron una vista detallada de los campos magnéticos fotosféricos y las estructuras coronales arriba de ellos. Los científicos notaron que los bucles coronales a menudo se conectan a áreas en la superficie del Sol donde existen campos magnéticos débiles y de polaridad mixta. Estos campos cambian rápidamente y pueden causar disturbios en la corona.

Las observaciones revelan la presencia de regiones Dinámicas en el paisaje magnético que subyacen a la corona observada. Los científicos descubrieron que parches magnéticos más débiles, caracterizados por polaridades magnéticas mezcladas, son esenciales para dar forma a la estructura y comportamiento de la corona.

Estructura de la Corona

La corona se ve como estructuras brillantes en forma de arco, que son indicativas de configuraciones del campo magnético. Estos bucles de plasma conectan varias regiones magnéticas, ilustrando cómo las fuerzas magnéticas dan forma a las capas externas del Sol. La corona del Sol tranquilo contiene una amplia variedad de longitudes de bucles, desde decenas de millones de metros hasta más de cien millones de metros.

Aunque se entiende que la dinámica general de la corona está controlada por campos magnéticos, el mecanismo específico que hace que la corona se caliente a temperaturas que superan el millón de Kelvin sigue siendo un tema de debate importante.

Los campos magnéticos que influyen en la corona del Sol tranquilo residen principalmente en los canales intergranulares, que son regiones entre características más grandes en la superficie del Sol conocidas como gránulos. Estos campos magnéticos son especialmente prevalentes en áreas del Sol tranquilo, conteniendo mucho más flujo magnético que en regiones activas.

El Papel de los Campos Magnéticos a Pequeña Escala

Observaciones recientes muestran que los campos magnéticos a pequeña escala contribuyen significativamente a la dinámica de la corona. Los parches magnéticos más débiles suelen estar ubicados cerca de bucles coronales brillantes y pueden impactar la temperatura y densidad de la corona. Las observaciones indican que estos campos pueden evolucionar rápidamente, a veces cambiando en menos de cinco minutos.

Al estudiar el flujo magnético capturado durante las observaciones, los científicos pudieron clasificar píxeles según la fuerza de los campos magnéticos presentes. Las áreas con campos magnéticos más fuertes, marcadas distintivamente, se encontraron conectadas a las estructuras coronal en forma de arco, mientras que los parches más débiles aparecieron más distribuidos al azar. Esta complejidad sugiere que tanto los campos magnéticos fuertes como los débiles juegan roles importantes en el comportamiento de la corona.

Dinámicas Coronal

La dinámica de la corona está estrechamente ligada al paisaje magnético subyacente. A medida que los campos magnéticos más débiles interactúan con campos más dominantes, pueden dar lugar a eventos que se propagan a través de la corona. Estos eventos a menudo se manifiestan como disturbios en forma de chorro, lo que sugiere que las características magnéticas a pequeña escala influyen activamente en el plasma que las rodea.

Por ejemplo, se pueden observar disturbios magnéticos significativos que se originan en áreas de campos magnéticos débiles. Estos disturbios pueden viajar a través de la corona, sugiriendo un vínculo directo entre las actividades magnéticas en la superficie y las dinámicas coronales. Los patrones de estos disturbios cambian rápidamente, indicando un entorno altamente dinámico.

Técnicas de Observación

Al examinar la atmósfera solar, los científicos utilizaron técnicas de imagen de alta resolución para capturar datos tanto fotosféricos como coronal simultáneamente. Los instrumentos en el Solar Orbiter fueron cruciales para recoger estos datos, ya que proporcionaron imágenes detalladas y mapas de campos magnéticos que permitieron un análisis preciso.

Los mapas magnéticos fotosféricos indicaron la densidad del flujo magnético, mostrando regiones de polaridad positiva y negativa. Esta información se correlacionó luego con las imágenes coronal, revelando cómo los campos magnéticos subyacentes se conectan con las estructuras observadas en la corona.

Al capturar imágenes en luz ultravioleta extrema, los investigadores pudieron detectar regiones de plasma caliente en la corona. La combinación de estas observaciones proporcionó una vista completa de cómo está estructurada la corona del Sol tranquilo y cómo se comporta en relación con las características magnéticas de la superficie.

La Conexión Entre las Estructuras Fotosféricas y Coronales

A través de estas observaciones, se estableció una clara conexión entre los campos magnéticos a pequeña escala en la superficie del Sol y las estructuras a mayor escala en la corona. Los bucles coronales a menudo mostraban signos de conexiones directas a los parches magnéticos a pequeña escala, ilustrando cómo estas características magnéticas más débiles contribuyen al entorno magnético general del Sol tranquilo.

Sin embargo, esta conexión no es sencilla. La naturaleza variable de estos campos magnéticos significa que mientras algunas estructuras coronales están claramente vinculadas a parches magnéticos identificables, otras pueden no tener conexiones claras. Esta complejidad plantea preguntas sobre cómo estas interacciones magnéticas contribuyen al calentamiento coronal.

Implicaciones para los Modelos de Calentamiento Coronal

Los hallazgos tienen importantes implicaciones para entender cómo se calienta la corona. Los modelos tradicionales se centran principalmente en la disipación de energía a través de interacciones de ondas o procesos de reconexión magnética que ocurren a mayores profundidades en la atmósfera solar. Sin embargo, las nuevas observaciones sugieren que los campos magnéticos más débiles también juegan un papel en la generación y sostenimiento de la temperatura de la corona.

Estas observaciones pueden cambiar la forma en que los científicos abordan los modelos de calentamiento coronal. En lugar de depender únicamente de la energía de las capas más profundas del Sol, las interacciones dinámicas de las características superficiales a pequeña escala también podrían proporcionar la energía necesaria para calentar la corona.

El Impacto de las Características Magnéticas Dinámicas

Es importante notar que no todos los campos magnéticos contribuyen por igual. Algunos campos débiles pueden aparecer y desaparecer brevemente, mientras que otros son más estables. La interacción entre estos diferentes tipos de campos magnéticos puede llevar a niveles variables de actividad coronal, incluyendo erupciones o periodos tranquilos. Esta variabilidad es esencial para entender cómo se transfiere la energía desde la superficie a la corona.

Direcciones de Investigación Futura

A medida que se desarrollan nuevos instrumentos y mejoran las técnicas de observación, es probable que los científicos reúnan datos aún más detallados sobre la atmósfera del Sol. Las futuras misiones permitirán observaciones más coordinadas que podrían aclarar aún más las relaciones entre los campos magnéticos fotosféricos y las estructuras coronales.

Al combinar datos de alta resolución con técnicas de modelado avanzadas, los investigadores esperan desentrañar las complejidades de cómo interactúan los campos magnéticos en la atmósfera solar. Este trabajo es esencial para una comprensión completa de la física solar y la dinámica de la corona del Sol tranquilo.

Conclusión

La corona del Sol tranquilo es una región compleja y dinámica influenciada por varios campos magnéticos. Las observaciones recientes destacan el papel significativo de las características magnéticas a pequeña escala en la formación de bucles coronales y en la influencia de la dinámica general de la corona. A medida que la investigación continúa, los científicos ganarán más comprensión sobre los mecanismos que rigen esta fascinante área de la ciencia solar, iluminando finalmente el comportamiento del Sol y su impacto y significado para el clima espacial y el sistema solar en su conjunto.

Fuente original

Título: Fleeting Small-scale Surface Magnetic Fields Build the Quiet-Sun Corona

Resumen: Arch-like loop structures filled with million Kelvin hot plasma form the building blocks of the quiet-Sun corona. Both high-resolution observations and magnetoconvection simulations show the ubiquitous presence of magnetic fields on the solar surface on small spatial scales of $\sim$100\,km. However, the question of how exactly these quiet-Sun coronal loops originate from the photosphere and how the magnetic energy from the surface is channeled to heat the overlying atmosphere is a long-standing puzzle. Here we report high-resolution photospheric magnetic field and coronal data acquired during the second science perihelion of Solar Orbiter that reveal a highly dynamic magnetic landscape underlying the observed quiet-Sun corona. We found that coronal loops often connect to surface regions that harbor fleeting weaker, mixed-polarity magnetic field patches structured on small spatial scales, and that coronal disturbances could emerge from these areas. We suggest that weaker magnetic fields with fluxes as low as $10^{15}$\,Mx and/or those that evolve on timescales less than 5\,minutes, are crucial to understand the coronal structuring and dynamics.

Autores: L. P. Chitta, S. K. Solanki, J. C. del Toro Iniesta, J. Woch, D. Calchetti, A. Gandorfer, J. Hirzberger, F. Kahil, G. Valori, D. Orozco Suárez, H. Strecker, T. Appourchaux, R. Volkmer, H. Peter, S. Mandal, R. Aznar Cuadrado, L. Teriaca, U. Schühle, D. Berghmans, C. Verbeeck, A. N. Zhukov, E. R. Priest

Última actualización: 2023-10-12 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2308.10982

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.10982

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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