Muy cerca del Sol

San Joaquín de Flores, 26 de marzo de 2022

Las últimas imágenes tomadas por la nave espacial Solar Orbiter, muestran el círculo completo del Sol con un detalle sin precedentes

Fueron tomadas el 7 de marzo de 2022, cuando la nave espacial pasaba justo entre la Tierra y el Sol, a una distancia de 75 millones de kilómetros de la estrella

Las imágenes fueron conseguidas cuando Solar Orbiter estaba, a medio camino entre la Tierra y nuestra estrella madre, muy cerca de la órbita del planeta Mercurio, cuya distancia al Sol varía entre 45 y 70 millones de kilómetros.

Una de las imágenes, tomada por el instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) a bordo de Solar Orbiter, es la de mayor resolución, jamás conseguida, del disco completo del Sol y su atmósfera exterior: la corona solar.

El Sol visto por Solar Orbiter en luz ultravioleta extrema

Credit: equipo de ESA y NASA/Solar Orbiter/EUI; Procesamiento de datos: E. Kraaikamp (ROB)

Imágenes de alta resolución

Esta imagen fue tomada en una longitud de onda de la región ultravioleta extrema, que el ojo humano no puede ver, y luego traducida a la escala visible. Revela la atmósfera superior del Sol: la corona, que tiene una temperatura de alrededor de 1 millón de grados Celsius. En total, la imagen final contiene más de 83 millones de píxeles en una cuadrícula de 9148×9112 píxeles, lo que la convierte en la imagen de mayor resolución jamás tomada del disco completo del Sol y su corona.

En la fotografía aparece un pequeñísimo puntito, en la parte superior-derecha: es una imagen de la Tierra, a escala.

La sonda Solar Orbiter se lanzó el 10 de febrero de 2020. Su misión es realizar mediciones detalladas de los niveles de radiación en las cercanías de la atmósfera solar, del viento solar y efectuar observaciones de las regiones polares del Sol desde órbitas en latitudes suficientemente elevadas para una mayor visualización.

El viento solar es una corriente de partículas: electrones, protones y partículas alfa, que se liberan desde el plasma de la corona solar, en la capa superior de la atmósfera del Sol. Este plasma crea una burbuja que rodea el sistema solar (la Heliosfera) en el medio interestelar y nos protege de las radiaciones cósmicas, pero produce también otros fenómenos como son las tormentas geomagnéticas que pueden destruir las redes de energía en la Tierra.

Cuando Solar Orbiter pasaba entre la Tierra y el Sol, el telescopio del EUI tomó fotografías de una resolución espacial tan alta que, a esa corta distancia, se necesitó un mosaico de 25 imágenes individuales para cubrir toda la visión de la estrella. Tomadas una tras otra, la imagen que aquí se ve completa, tardó en capturarse un período de más de cuatro horas: cada mosaico necesitó unos 10 minutos, incluido el tiempo que tarda la nave espacial en enfocar un segmento y pasar al siguiente.

En total, la imagen final contiene más de 83 millones de píxeles. A modo de comparación, esta imagen tiene una resolución diez veces mayor que la que puede mostrar una pantalla de TV 4K [los televisores 4K poseen cuatro veces más píxeles que los televisores Full HD tradicionales (1920 x 1080 pixeles). La resolución es un término que indica la densidad de los píxeles: esos puntos diminutos que forman la imagen de la pantalla].

“A partir de este momento, estamos entrándo en lo desconocido, en lo que respecta a las observaciones del Sol de Solar Orbiter”, dijo Daniel Müller, científico del proyecto Solar Orbiter, cuando la nave espacial siguió avanzando en su camino hacia el Sol.

Imagen de la Tierra y el Sol a escala

Credit: equipo de ESA y NASA/Solar Orbiter/EUI; Procesamiento de datos: E. Kraaikamp (ROB)

La Tierra y el Sol

En esta fotografía ampliada, se puede ver el borde del Sol y una imagen a escala de la Tierra. Se aprecian unos filamentos oscuros que se proyectan desde la superficie solar hacia el planeta. Estas ‘protuberancias’ son propensas a entrar en erupción, lanzando enormes cantidades de gas coronal al espacio y creando las tormentas que forman el “clima espacial”. Algunas de ellas, dependiendo de su intensidad y dirección, pueden ser extremadamente peligrosas para la vida en la Tierra.

Otro instrumento de la Solar Orbiter: el Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) consiguió la primera imagen completa del Sol en luz ultravioleta, emitida por el gas de hidrógeno.

El SPICE está diseñado para rastrear las capas de la atmósfera del Sol, desde la corona (las más tenues en la parte superior de la atmósfera solar, que llegan a alcanzar millones de grados de temperatura), hasta la cromosfera (la capa delgada por encima de la fotosfera –donde se genera la luz visible– y por debajo de la corona, formada por gases a baja presión). Este instrumento consiguió sorprendentes resultados al observar las diferentes longitudes de onda de la luz ultravioleta extrema que provienen de diferentes átomos de las capas solares.

Gráfico de las capas del Sol

Credit: NASA

El enigmático Sol

En las capas externas del Sol sucede un fenómeno curioso y, hasta el momento, inexplicable: por lo general, a medida que te alejas de un objeto caliente, la temperatura que registras va descendiendo; en cambio, en el caso del Sol, la corona (1 millón de kilómetros por encima de la cromosfera) llega a alcanzar 1 millón de grados centígrados, mientras que en la superficie solar solo se registran unos 5000°C. Investigar este misterio es uno de los objetivos científicos clave de Solar Orbiter.

El instrumento SPICE realizó una secuencia de imágenes para detectar las temperaturas que alcanzan los distintos elementos que se encuentra en esa parte de la atmósfera solar: el púrpura corresponde al hidrógeno gaseoso a una temperatura de 10 000°C, el azul al carbón a 32 000°C, el verde al oxígeno a 320 000°C, el amarillo al neón a 630 000°C.

El Sol en distintas longitudes de onda.

Credit: ESA y NASA/Solar Orbiter/equipo SPICE; Procesamiento de datos: G. Pelouze (IAS).

Los misterios solares por resolver

El estudio de estas imágenes permitirá a los físicos solares rastrear las erupciones extraordinariamente poderosas que tienen lugar en la corona, provenientes de las capas atmosféricas inferiores. También les facilitará estudiar una de las observaciones más desconcertantes sobre el Sol: cómo va subiendo la temperatura a través de las capas atmosféricas ascendentes.

Próximamente, Solar Orbiter alcanzará otro hito de su misión: su primer perihelio cercano (el punto de su órbita más próximo al Sol). La nave espacial ahora se aproxima a la órbita de Mercurio, tomando imágenes del Sol con la mayor resolución. También está registrando datos sobre el viento solar.

La Solar Orbiter (colaboración de ESA y NASA) se lanzó el 10 de febrero de 2020, es el laboratorio científico más complejo que jamás se haya enviado a las proximidades del Sol y lleva a bordo 10 instrumentos científicos: al combinar las observaciones de los 6 de detección remota (de larga distancia) y los 4 conjuntos de instrumentos «in situ» (de corta distancia, alrededor de la nave), permitirá a los científicos solares encontrar respuesta a algunas de las cruciales preguntas que aun persisten:

  • ¿Cómo se genera el ciclo del Sol cada 11 años produciendo su actividad magnética ascendente y descendente, y alternando sus polos de Norte a Sur? 
  • ¿Cómo se calienta la capa superior de su atmósfera (la corona) a millones de grados Celsius, muy por encima de la temperatura de la capa inferior (la fotosfera)? 
  • ¿Qué produce la generación del viento solar? 
  • ¿Qué acelera al viento solar (la corriente de partículas de alta energía), liberadas desde la corona solar, a velocidades de cientos de kilómetros por segundo, que forman la Heliosfera: burbuja de plasma que abarca todo el sistema planetario y llega más allá de Plutón protegiendo a todo nuestro sistema del viento interestelar? 
  • ¿Cómo afecta todo eso a nuestro planeta?

La nave Solar Orbiter

Credit: ESA/ATG medialab

Por ahora, las órbitas que realiza la Solar Orbiter se producen en el mismo plano en el que se mueven los planetas (la eclíptica), pero en cada encuentro posterior cercano al Sol, irá aumentando su inclinación orbital. En el 2025, hará su primer paso solar con una inclinación de 17º sobre ese plano, aumentando a 33º a finales de esta década, lo que permitirá observar las regiones polares solares en toda su amplitud. 

Toda esta exploración dará como resultado que la nave espacial Solar Orbiter pueda obtener una gran información del Sol y las primeras imágenes de sus zonas polares. De esa manera se lograrán datos suficientes para intentar comprender algo crucial:  cómo «funciona» nuestra estrella y cómo afecta su actividad, no solo a toda la vida en la Tierra, sino también a todo nuestro sistema planetario. La energía solar, tal y como la conocemos, es fundamental para la vida

José Mª Moreno Ibáñez

AC/19.52

Referencias:

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Zooming_into_the_Sun_with_Solar_Orbiter

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