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# Física# Astrofísica solar y estelar

Nuevas perspectivas sobre la actividad solar a partir de las bombas de Ellerman

La investigación revela la dinámica de las bombas de Ellerman y la reconexión magnética en el Sol.

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El Sol es una gran bola de gases calientes, y siempre hay un montón de actividades pasando. Una de estas actividades es la Reconexión Magnética, un proceso donde los campos magnéticos cambian de forma y liberan energía. Este proceso da lugar a eventos como las llamaradas solares, que pueden afectar la Tierra.

En una investigación reciente, los científicos usaron un instrumento especial llamado Microlensed Hyperspectral Imager (MiHI) para observar el Sol de cerca. Se enfocaron en un área donde estaban surgiendo nuevos campos magnéticos. Esta zona es conocida por mostrar fenómenos interesantes llamados bombas de Ellerman (EBs), que son pequeñas explosiones de energía en la atmósfera del Sol.

¿Qué son las Bombas de Ellerman?

Las bombas de Ellerman son parches pequeños y brillantes que aparecen en una parte específica de la atmósfera solar conocida como la Cromosfera. Están relacionadas con la reconexión magnética y muestran señales claras de liberación de energía. Cuando los científicos observan estas bombas, notan que emiten luz de maneras especiales, caracterizadas por patrones únicos en el espectro de luz.

En esta investigación, los científicos estudiaron los detalles de estas bombas durante un período corto. Usaron imágenes de alta resolución para ver cómo evolucionaban estos puntos brillantes y cómo se conectaban con los campos magnéticos alrededor.

Observaciones y Herramientas

El instrumento MiHI proporciona una manera de capturar imágenes en muy alta resolución en tres dimensiones: espacio, tiempo y espectro de luz. Esta herramienta permite a los investigadores ver detalles que antes eran demasiado pequeños o rápidos para observar con precisión.

Para este estudio, los investigadores analizaron datos recolectados durante un período de 10 minutos de una región joven y activa en el Sol. Querían entender cómo la energía de la reconexión magnética estaba cambiando y cómo se relacionaba con estas bombas de Ellerman.

Las observaciones de MiHI se tomaron en un telescopio solar ubicado en la isla de La Palma. El telescopio usa tecnología especial para corregir las distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra, permitiendo imágenes más claras del Sol.

Proceso de Reconexión Magnética

La reconexión magnética ocurre en áreas donde campos magnéticos opuestos se acercan. Cuando estos campos interactúan, pueden cambiar de forma, liberar energía y crear emisiones brillantes. Este proceso es clave para entender muchos eventos solares, como las llamaradas solares y el calentamiento de la atmósfera solar.

Durante las observaciones, los investigadores notaron que las EBs no eran estáticas; cambiaban rápidamente con el tiempo. Esta dinamismo es fundamental para entender cómo se libera energía en la atmósfera solar. Los investigadores encontraron varios casos de estas bombas ocurriendo en áreas con actividad magnética fuerte.

Hallazgos Clave

Comportamiento Dinámico de las EBs

El estudio reveló que las EBs mostraban mucha variación en intensidad y estructura. Algunas bombas eran muy brillantes por un corto período y luego se desvanecían, mientras que otras mostraban actividad continua. Esto indica que estos fenómenos son muy dinámicos, cambiando en segundos.

Los investigadores también encontraron que el área alrededor de las EBs estaba llena de pequeñas estructuras llamadas Blobs. Estos blobs parecen estar relacionados con la liberación de energía que ocurre durante la reconexión magnética.

Velocidad y Tamaño de los Blobs

Los blobs observados eran mínimos, midiendo menos de 0.5 arcosegundos de ancho. Estas pequeñas características eran dinámicas, moviéndose lejos de las EBs a diferentes velocidades. Algunos blobs viajaban a 77 kilómetros por segundo. Esta velocidad sugiere que son un resultado directo de la energía liberada durante los eventos de reconexión magnética.

Características Espectrales Únicas

Los blobs exhibieron características espectrales interesantes. Mientras que los espectros típicos de las EBs muestran un doble pico, algunos blobs mostraron un solo pico. Esto podría indicar que la luz de estos blobs está menos afectada por el material circundante, permitiendo observaciones más claras de sus propiedades. Los científicos notaron desplazamientos Doppler en la luz de algunos blobs, sugiriendo movimiento hacia o lejos del observador.

Implicaciones para la Física Solar

Los hallazgos de esta investigación proporcionan ideas sobre los procesos que rigen la liberación de energía en la atmósfera solar. Entender cómo se comportan las EBs y sus características asociadas ayuda a los científicos a desarrollar mejores modelos de actividad solar. Este conocimiento podría mejorar las predicciones de eventos de clima espacial, que pueden tener efectos directos en satélites y sistemas de comunicación en la Tierra.

La capacidad de observar características pequeñas como los blobs y su comportamiento proporciona una nueva forma de estudiar la reconexión magnética. Usando instrumentos de alta resolución como MiHI, los investigadores pueden explorar los procesos fundamentales con más profundidad.

Direcciones Futuras

La investigación destaca la importancia de la imagen de alta resolución en estudios solares. Se espera que la próxima generación de telescopios solares mejore aún más esta capacidad, permitiendo a los científicos explorar estructuras aún más pequeñas y eventos más rápidos en la atmósfera solar.

Los científicos esperan que las observaciones continuas con instrumentos avanzados ayuden a responder preguntas urgentes sobre la física solar. Estas incluyen entender la naturaleza exacta de las EBs, los procesos detrás de la reconexión magnética y el papel de los plasmoides en la liberación de energía.

Conclusión

El estudio de la reconexión magnética y las bombas de Ellerman en el Sol es esencial para entender las complejas dinámicas de la actividad solar. El uso de técnicas de observación avanzadas, como las empleadas con MiHI, ha permitido a los investigadores obtener valiosas ideas sobre el comportamiento de estos fenómenos.

Al enfocarse en los detalles de características solares como las EBs y sus cambios rápidos, los científicos están allanando el camino para una mejor comprensión de la física solar. A medida que la tecnología mejora, también lo hará nuestra capacidad de explorar estos procesos dinámicos y sus implicaciones para el sistema solar y más allá.

Fuente original

Título: Ultra-high resolution observations of plasmoid-mediated magnetic reconnection in the deep solar atmosphere

Resumen: Magnetic reconnection in the deep solar atmosphere can give rise to enhanced emission in the Balmer hydrogen lines, a phenomenon referred to as Ellerman bombs. To effectively trace magnetic reconnection below the canopy of chromospheric fibrils, we analyzed unique spectroscopic observations of Ellerman bombs in the H-alpha line. We analyzed a 10 min dataset of a young emerging active region observed with the prototype of the Microlensed Hyperspectral Imager (MiHI) at the Swedish 1-m Solar Telescope (SST). The MiHI instrument is an integral field spectrograph that is capable of achieving simultaneous ultra-high resolution in the spatial, temporal and spectral domains. With the combination of the SST adaptive optics system and image restoration techniques, MiHI can deliver diffraction limited observations if the atmospheric seeing conditions allow. The dataset samples the H-alpha line over 4.5 A with 10 mA/pix, with 0.065"/pix over a field of view of 8.6" x 7.7", and at a temporal cadence of 1.33s. This constitutes a hyperspectral data cube that measures 132 x 118 spatial pixels, 456 spectral pixels, and 455 time steps. There were multiple sites with Ellerman bomb activity associated with strong magnetic flux emergence. The Ellerman bomb activity is very dynamic, showing rapid variability and small-scale substructure. We found a number of plasmoid-like blobs with full-width-half-maximum sizes between 0.1" - 0.4" and moving with apparent velocities between 14 and 77 km/s. Some of these blobs have Ellerman bomb spectral profiles with a single peak at a Doppler offset between 47 and 57 km/s. Our observations support the idea that fast magnetic reconnection in Ellerman bombs is mediated by the formation of plasmoids. These MiHI observations demonstrate that a micro-lens based integral field spectrograph is capable of probing fundamental physical processes in the solar atmosphere.

Autores: L. Rouppe van der Voort, M. van Noort, J. de la Cruz Rodriguez

Última actualización: 2023-02-22 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2302.11496

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2302.11496

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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