Las llamaradas solares son la liberación repentina de energía magnética acumulada en la corona. El modelo estándar, desarrollado en los años 1960–70, supone que la reconexión de las líneas magnéticas en la corona acelera electrones que luego chocan contra la cromosfera y la calientan. El material calentado se expande y se precipita hacia arriba; este proceso se denomina evaporación cromosférica. Sin embargo, las observaciones de alta resolución mostraban que los flujos ascendentes aparecen demasiado pronto y demasiado profundo para explicarse solo por los impactos de electrones. El trabajo se inscribe en una serie de investigaciones que, con nuevas herramientas como Sunrise III, intentan mirar en las capas bajas de la atmósfera solar y comprobar hasta qué punto el modelo estándar se corresponde con la realidad.
Las observaciones se realizaron desde el globo estratosférico Sunrise III, que se elevó a unos 37 km de altitud, donde la atmósfera apenas interfiere. El instrumento SUSI, un espectropolarímetro y generador de imágenes ultravioleta, escaneó la región activa en el rango de 310–400 nm. Gracias al límite de difracción, la resolución fue de unos 59 km en la superficie solar, varias veces mejor que en misiones anteriores. Los investigadores analizaron las líneas espectrales de hierro Fe II 325.59 nm y Fe II 329.58 nm, que se forman en la cromosfera profunda, a una altura de 0.5–1 Mm. Los desplazamientos Doppler de estas líneas permitieron medir las velocidades de los movimientos del plasma. Para comparar, se utilizaron datos de rayos X duros de las naves espaciales Fermi/GBM y ASO-S/HXI, así como cálculos de modelos con el código RADYN.
En la fase previa a la llamarada, de 5 a 10 minutos antes del inicio del crecimiento impulsivo de los rayos X duros, se detectaron en los espectros de Fe II claros componentes Doppler con desplazamientos de ±10 km/s. Las alas azules de las líneas indican flujos ascendentes, las rojas, descendentes. Las escalas espaciales de estos flujos alcanzan los 60–100 km, cerca del límite de resolución del instrumento. Los flujos ascendentes son más débiles en intensidad que los descendentes y se disponen en bandas estrechas en los bordes de las regiones más brillantes de descenso. Durante la fase impulsiva, el patrón se mantiene: los componentes azul y rojo coexisten. Además, la radiación de rayos X duros en la fase previa a la llamarada tiene naturaleza térmica con una temperatura de unos 15 MK, mientras que durante el impulso aparece una componente no térmica, pero con un espectro muy suave (índice 7–9) y una baja energía de corte (10–25 keV). El modelado con el programa RADYN con estos parámetros del haz de electrones no reproduce los desplazamientos Doppler observados: las líneas sintetizadas muestran solo una ligera asimetría de las alas sin componentes pronunciadas a ±10 km/s.
Los resultados desafían el modelo estándar de las llamaradas solares. Si los flujos ascendentes en la cromosfera profunda aparecen antes de la llegada de los electrones energéticos, significa que la energía se transporta de otra manera. Los posibles candidatos son: conductividad térmica desde la corona, ondas de Alfvén o reconexión local de campos magnéticos directamente en las capas bajas. Ninguno de estos mecanismos explica todavía el panorama completo. El trabajo se distingue de los estudios vecinos porque por primera vez registra la evaporación a alturas tan pequeñas y en una fase tan temprana, utilizando líneas de Fe II que antes no se aplicaban a las llamaradas. Esto abre una nueva ventana al diagnóstico de la atmósfera solar inferior.
Es probable que el tema se desarrolle hacia un modelado más detallado de la transferencia de energía en la cromosfera, teniendo en cuenta la estructura no homogénea del campo magnético. Se necesitarán nuevas observaciones con una resolución temporal y espacial aún mayor, especialmente en el rango ultravioleta. También es importante mejorar la sensibilidad de los detectores de rayos X duros para registrar señales débiles en la fase previa a la llamarada. El análisis conjunto de datos de diferentes alturas de la atmósfera solar ayudará a construir una imagen completa de la circulación de materia durante una llamarada.
Los resultados afectarán a la física de las llamaradas solares, a los modelos de clima espacial y a la interpretación de las observaciones de llamaradas estelares en otras estrellas.
Realizar observaciones similares para llamaradas más potentes y en otras regiones activas. Desarrollar nuevos modelos numéricos que incluyan la reconexión local en la cromosfera.
El trabajo está directamente relacionado con el problema no resuelto de la transferencia de energía en las llamaradas solares: cómo se transporta la energía desde la corona hasta las capas bajas de la atmósfera. Los modelos existentes no pueden explicar la aparición temprana de los flujos ascendentes. Esto indica la necesidad de revisar los mecanismos de calentamiento cromosférico y de aceleración de partículas.
Esta sección está dirigida al autor del trabajo y a sus colegas. Los trabajos vecinos los encontró la búsqueda por significado en nuestro archivo, no por coincidencia de palabras. No evaluamos: mostramos el campo alrededor.
Qué hace el trabajo
El trabajo analiza las observaciones del Sunrise III en las líneas de Fe II, que se forman en la cromosfera profunda, y detecta componentes Doppler de ±10 km/s que indican flujos ascendentes y descendentes. Se muestra que los flujos ascendentes aparecen entre 5 y 10 minutos antes del crecimiento impulsivo de los rayos X duros, y que el modelado RADYN con los parámetros del haz de electrones observado no reproduce los desplazamientos observados.
Dónde está su fuerza
La fortaleza del trabajo reside en la evidencia observacional directa de flujos ascendentes tempranos en la cromosfera profunda, lo que pone en duda el modelo estándar de las erupciones solares y abre el camino a la búsqueda de mecanismos alternativos de transporte de energía.
Hacia dónde puede avanzar
Vale la pena probar
Por qué puede importar
Si los flujos ascendentes tempranos no están realmente relacionados con el haz de electrones, esto exigiría revisar los mecanismos de liberación de energía en las erupciones y podría afectar a la comprensión del calentamiento coronal en general.
Trabajos cercanos en nuestro archivo
El archivo está vacío alrededor de este trabajo: el análisis más cercano queda en 0.60, frente a un 0.64 habitual. Parece que aquí al lado casi nadie ha perforado.
El observatorio estratosférico Sunrise III se elevó a 37 km de altitud, donde el cielo es 100 veces más transparente para la radiación ultravioleta que a nivel del mar. Gracias a ello se logró una resolución de 59 km en el Sol, comparable al tamaño de una ciudad pequeña.
En la novela de Arthur C. Clarke «Tormenta solar», las llamaradas solares amenazan la Tierra, pero los mecanismos de su origen se describen de forma esquemática. Este trabajo muestra cuánto más compleja es la física real: incluso en las capas bajas de la atmósfera de una estrella ocurren procesos que apenas empezamos a comprender.