Cuatro testigos de un mismo cruce. El 10 de noviembre de 2017, los cuatro satélites MMS atravesaron una frontera invisible en el viento solar, donde las líneas de campo magnético se reorganizan y liberan energía. Este fenómeno se llama reconexión magnética y ocurre en una capa delgada cuyo espesor suele estimarse con datos de un solo aparato. Pero esta vez los satélites volaron en formación a solo 16 km de distancia entre sí, menos que la longitud de una ciudad pequeña. Un grupo tan compacto permitió medir directamente el espesor de la frontera por primera vez, en lugar de calcularlo por indicios indirectos.

Cuando un satélite cruza la frontera, registra el cambio del campo magnético a lo largo del tiempo. Para convertir ese tiempo en distancia, hay que conocer la velocidad de la frontera. Normalmente se toma de la velocidad del plasma o del viento solar, pero eso es solo una estimación. Cuatro aparatos ofrecen otro enfoque: registran la misma señal con un retraso, como cuatro micrófonos que graban el mismo sonido. Midiendo los retrasos entre pares de satélites con precisión de milisegundos, se puede reconstruir tanto la velocidad como la orientación de la frontera. Los autores aplicaron este método a cuatro cruces: dos eran bordes de la eyección de reconexión, es decir, la región de plasma acelerado, y dos eran capas de corriente adyacentes.

Los resultados fueron alentadores para el método estándar. Para los bordes pasivos de la eyección, las tres estimaciones individuales de la velocidad coincidieron con la medición directa dentro del 4–15%. El espesor se recuperó con una precisión de decenas por ciento, siempre que se eligiera correctamente la normal, es decir, la perpendicular a la frontera. Pero en la capa activamente reconectante, la velocidad de la frontera superó la velocidad local del plasma en un 29±10%. Esto significa que en esos lugares el método de un solo aparato puede dar un error notable, porque la frontera se mueve más rápido que la materia que la rodea.

Otro hallazgo se refería a la geometría de la eyección. Las normales de sus dos bordes diferían en 22 grados, con un intervalo de confianza de 19–26 grados. Los bordes de la eyección no son paralelos, sino que divergen como las paredes de un tubo que se expande. Esto indica que la eyección de reconexión tiene una forma no plana y que su espesor cambia a lo largo del flujo. Los espesores de los bordes fueron de 30,5 y 29,2 longitudes inerciales de iones, lo que en kilómetros equivale a 3140 y 3010 km. Para comparar, el diámetro de la Tierra es de unos 12 700 km, así que cada borde de la eyección es cuatro veces más delgado que nuestro planeta.

El trabajo verificó por primera vez el método estándar de estimación del espesor en una reconexión activa con cuatro aparatos. Hasta ahora se desconocía la precisión de las estimaciones individuales, porque no existía una comparación directa en los mismos cruces. Ahora está claro: para fronteras pasivas, el error no supera el 15% en velocidad, pero en una capa activa puede alcanzar el 29%. El método de correlación cruzada puede aplicarse a los datos de archivo de Cluster y a futuras misiones como HelioSwarm, para reunir estadísticas en distintas condiciones del viento solar. Cuatro testigos de un mismo cruce demostraron que incluso una frontera delgada puede contar mucho si se la escucha con atención.