Ondas rebeldes de plasma, islas magnéticas flotantes, lluvia de partículas cargadas. Estas son solo algunas de las cosas que la sonda solar Parker de la NASA presenció durante sus dos primeros encuentros cercanos con el sol.
La sonda Parker está en una misión de casi siete años donde, en distintos períodos de su órbita se ubica próximo al Sol para recopilar información y resolver misterios que han afectado a los físicos solares durante décadas.
Al volar una nave robótica a través del tenue plasma que emana del Sol, los investigadores esperan descubrir tales enigmas como por qué su atmósfera posee millones de grados Celsius más caliente que su superficie y qué impulsa el viento solar, la corriente de partículas cargadas que sopla a través del sistema solar son algunos de los interrogantes.
Los científicos de la misión aún no están listos para responder esas preguntas. Pero los datos de las dos primeras órbitas de la sonda, publicadas en línea el 4 de diciembre en cuatro artículos en Nature, ofrecen un adelanto de lo que vendrá a medida que la sonda Parker se acerque a nuestro astro Rey en los próximos años.
«Estamos explorando una región completamente nueva», dice Russell Howard, físico solar del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. En Washington, DC, que está a cargo de las cámaras de la sonda. «Las preguntas que habríamos formulado hace un año simplemente quedarán impresionadas por las cosas que realmente estamos viendo».
Lanzada en 2018, Parker se encuentra actualmente en una órbita elíptica que lo acerca al Sol aproximadamente cada cinco meses. Con su último encuentro cercano el 1 de septiembre, la investigación ha completado tres de esos viajes. Cada vez, la nave espacial voló a unos 24 millones de kilómetros de la superficie del sol, aproximadamente dos veces más cerca que el planeta Mercurio.
La sonda ya está ofreciendo muchas sorpresas en sus primeros dos viajes. Por ejemplo, «descubrimos algunas ondas inesperadas intensas [de plasma] que revolotean en la atmósfera del Sol», dice el científico de la misión Justin Kasper, físico de la Universidad de Michigan en Ann Arbor.
Explosiones de plasma lanzándose al espacio golpearon a Parker durante sus encuentros cercanos, según muestran los datos. De vez en cuando, la velocidad del plasma que se aleja de nuestra estrella aumentaría aprox. 500,000 kilómetros por hora, casi duplicando su velocidad, durante un par de minutos.
«Nunca hemos visto algo así», dice Philippa Browning, físico solar de la Universidad de Manchester en Inglaterra que no está involucrado en la misión.
Cada una de estas ondas de plasma también estuvo acompañada por una inversión repentina del campo magnético alrededor de la sonda. «Una brújula en la nave espacial habría girado por completo al pasar una ola», dice Kasper. Los científicos piensan que están viendo ondas en forma de S en el campo magnético, como si algo cerca de la superficie del sol agarrara una línea de campo magnético y la rompiera como un látigo.
Esas formas en S no son demasiado sorprendentes para Yannis Zouganelis, un astrofísico del Centro Europeo de Astronomía Espacial en Madrid que no está involucrado en esta misión. «Deberíamos esperar ver líneas dobladas en todas partes», dice. El campo magnético del Sol a veces se tambalea, sacudiéndose en respuesta al fluido que se agita dentro de el. «Sin embargo, lo sorprendente es que los vemos con mucha frecuencia y muy fuerte».
Si bien el origen de estas ondas rebeldes no está claro, la nave espacial registró aproximadamente 800 de ellas durante 11 días solo durante el primer encuentro. «Eso es algo muy concreto a lo que podemos intentar conectarnos», dice Kasper. «¿Qué está emitiendo el Sol 800 veces en 11 días?»
El plasma a la distancia de la sonda Parker que se encuentra aproximadamente a 24 millones de kilómetros sobre la superficie solar también gira alrededor de nuestra estrella mucho más rápido de lo esperado. Los investigadores esperaban registrar velocidades laterales de unos pocos kilómetros por segundo a medida que el plasma que escapa y gira hacia el espacio por la rotación del sol. En cambio, la nave espacial registró velocidades de hasta 50 kilómetros por segundo. «Eso es realmente salvaje», dice Kasper.
Tales velocidades altas podrían significar que los investigadores tienen que repensar cómo evoluciona el Sol y todas las estrellas. A medida que los vientos estelares se alejan en espiral, llevan consigo energía rotacional de la estrella, poniendo gradualmente los frenos en su rotación. Una espiral de viento más rápida podría significar que las estrellas giran mucho más rápido de lo que se pensaba, dice Kasper.
«Esto es realmente sorprendente, si es cierto», dice Zouganelis, aunque advierte que antes de reescribir los libros de texto de física estelar, estas mediciones deben confirmarse a altitudes más bajas. Esa es una de las muchas cosas que Parker observará en órbitas futuras, dice Kasper.
Mientras la Parker se ocupaba en plantear nuevos interrogantes, también es probable que haya ayudado a resolver un misterio: el origen del viento solar «lento». La inundación de partículas del Sol es una mezcla de dos flujos, uno que se mueve hasta el doble de rápido que el otro. Los investigadores ya sabían que el componente rápido se origina cerca de los polos del sol a través de aberturas en forma de embudo en el campo magnético conocido como agujeros coronales. Ahora, los datos de la Parker sugieren que el viento lento fluye desde pequeños agujeros coronales cerca del ecuador.
«No siempre ha sido claro que los agujeros coronales pueden generar el viento lento», dice el científico de la misión Stuart Bale, físico solar de la Universidad de California, Berkeley. «Pero ahora podemos ver esto muy claramente».
La lista de nuevas cositas continúa. Las cámaras de Parker captaron la formación de «islas» magnéticas, tubos de plasma pronosticados durante mucho tiempo atrapados por un nido de campos magnéticos que transportan energía y materia al espacio. Y los investigadores piensan que también pueden estar viendo indicios de un claro hipotético pero nunca antes visto en el polvo interplanetario cerca del sol.
La nave espacial también registró una serie de pequeñas explosiones de partículas energéticas, en su mayoría protones, procedentes del Sol. Esto podría proporcionar las semillas para tsunamis de partículas más voluminosas que a veces se transportan en alto como parte del viento solar, dice David McComas, físico solar de la Universidad de Princeton a cargo de uno de los detectores de partículas de Parker. Estas explosiones más pequeñas no fueron vistas por otras naves espaciales que orbitan más lejos, lo que significa que Parker está observando de cerca la aceleración de partículas que de otro modo se perdería.
«Sabemos que las partículas energéticas provienen del Sol, pero parece que estamos viendo muchas más cerca suyo», dice Browning. «Eso nos dice que la aceleración de partículas podría ser mucho más común de lo que pensamos».
Esa manguera de bomberos de información de las órbitas iniciales de Parker seguramente mantendrá ocupados a los investigadores en los próximos años. «Han creado más preguntas que respuestas», dice Zouganelis. «Sobre todo, estos documentos muestran que los instrumentos funcionan realmente bien y tendremos excelentes mediciones a medida que se acerque al Sol».
El trabajo de la sonda Parker está lejos de terminar. En cada una de sus próximas 18 órbitas, la nave espacial usará la gravedad de Venus para acercarse un poco más al sol. Luego, sus últimas tres órbitas, a partir de diciembre de 2024, llevarán a Parker a solo 6 millones de kilómetros de la superficie del sol, más de siete veces más cerca que cualquier misión anterior, poniendo a prueba toda la tecnología de protección especial de la Parker.
El líder de la misión, Nour Raouafi, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, confía en el futuro de la sonda solar. «Nunca veremos el viento solar de la misma manera», dice. «Parker va a reescribir los libros de texto para nosotros».