Estructuras de helio en la atmósfera del Sol

El helio es el segundo elemento más abundante en el universo después del hidrógeno. Pero los científicos no están seguros de cuánto hay realmente en la atmósfera del Sol, donde es difícil de medir. Conocer la cantidad de helio en la atmósfera solar es importante para entender el origen y la aceleración del viento solar, el flujo constante de partículas cargadas procedentes del Sol.

En 2009, la NASA lanzó una investigación con cohetes sonda para medir el helio en la atmósfera solar extendida, siendo la primera vez que se ha conseguido un mapa global completo. Los resultados, recientemente publicados en la revista Nature Astronomy, nos están ayudando a entender mejor nuestro entorno espacial.

Anteriormente, al medir las proporciones de helio e hidrógeno en el viento solar cuando este llega a la Tierra, las observaciones han encontrado proporciones mucho más bajas de lo esperado. Los científicos sospechaban que el helio que faltaba podría haberse quedado en la capa atmosférica más exterior del Sol – la corona – o quizás en una capa más profunda. Descubrir cómo ocurre esto es clave para entender cómo se acelera el viento solar.

Para medir la cantidad de helio e hidrógeno atmosférico, la misión de la NASA llamada «Helium Resonance Scattering in the Corona and Heliosphere», o HERSCHEL, a bordo de un cohete sonda, tomó imágenes de la corona solar. Dirigida por el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, D.C., HERSCHEL fue una colaboración internacional con el Osservatorio Astrofisico di Torino en Italia y el Institute d’Astrophysique Spatiale en Francia.

Las observaciones de HERSCHEL mostraron que el helio no estaba distribuido uniformemente alrededor de la corona. La región ecuatorial casi no tenía helio, mientras que las áreas en las latitudes medias tenían la mayor cantidad. Comparando esto con las imágenes del Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) de la ESA/NASA, los científicos fueron capaces de mostrar la abundancia en las latitudes medias que se superponen con el lugar donde las líneas de campo magnético del Sol se abren hacia el sistema solar.

Esto muestra que la relación entre helio e hidrógeno está fuertemente conectada con el campo magnético y la velocidad del viento solar en la corona. Las regiones ecuatoriales, que tenían mediciones de baja abundancia de helio, coincidieron con las mediciones del viento solar cerca de la Tierra. Esto apunta a que la atmósfera solar es más dinámica de lo que los científicos pensaban.

La investigación del cohete sonda HERSCHEL se suma a un cuerpo de trabajo que busca entender el origen del componente lento del viento solar. HERSCHEL investiga remotamente la composición elemental de la región donde el viento solar es acelerado, lo que puede ser analizado en conjunto con mediciones in situ del sistema solar interno, como las de la sonda solar Parker. Si bien el calor del Sol es suficiente para alimentar el elemento más ligero – protones de hidrógeno ionizado – para que escape del Sol como un viento supersónico, otra física debe ayudar a alimentar la aceleración de elementos más pesados como el helio. Así, la comprensión de la abundancia de elementos en la atmósfera del Sol, proporciona información adicional a medida que intentamos aprender la historia completa de cómo se acelera el viento solar.

En el futuro, los científicos planean hacer más observaciones para explicar la diferencia en las abundancias. Dos nuevos instrumentos – Metis y EUI a bordo del Solar Orbiter de la ESA/NASA – son capaces de hacer mediciones similares de abundancia global y ayudarán a proporcionar nueva información sobre la proporción de helio en la corona. (Fuente: NCYT Amazings)