ENTENDER Y PREDECIR LAS LLAMARADAS SOLARES

Investigadores del Centro de Física Teórica (CNRS / École Polytechnique) y del Laboratorio de Astrofísica, Interpretación – Modelización (CNRS/CEA/ Université Paris Diderot) han identificado un fenómeno clave en el desencadenamiento de las erupciones solares. Empleando datos de los satélites y modelos, los científicos fueron capaces de monitorizar la evolución del campo magnético solar en una región con un comportamiento eruptivo. Sus cálculos revelan la formación de una cuerda magnética que emerge del interior del Sol y está asociada con la aparición de una mancha solar. Ellos muestran que esta estructura juega un papel importante en el desencadenamiento de la llamarada. Caracterizando la transición a la llamarada, su trabajo abre el camino a la previsión de las tormentas solares que impactan la Tierra, y es portada en “Nature” del 23 de octubre.

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Las llamaradas solares son eventos que se producen en la atmósfera del Sol. Se caracterizan por las emisiones de luz y partículas y, en el caso de llamaradas a gran escala, por la eyección de una burbuja de plasma. Comprender el origen de tales fenómenos es interesante por varias razones. En primer lugar, las llamaradas solares son un ejemplo local, fácilmente observable, de los fenómenos físicos que tienen lugar en todo el Universo. Pero es sobre todo su impacto en el medio ambiente de la Tierra lo que los hace dignos de estudio y previsión. De hecho, las erupciones solares causan varios trastornos que afectan a los sistemas generadores eléctricos instalados en tierra, satélites, GPS y sistemas de comunicación, por nombrar sólo unos pocos.

La atmósfera del Sol está compuesta por una serie de capas que incluyen la fotosfera, que es el equivalente de la superficie del Sol, y la corona, la región más externa, donde las erupciones tienen lugar. Hay un campo magnético en estas capas que desempeña un papel importante en las erupciones solares. Sin embargo, hasta ahora, las observaciones no habían arrojado luz sobre el mecanismo y las estructuras que participan, sobre todo porque es difícil medir el campo magnético en cada punto de la extremadamente caliente y tenue, corona.
Una llamarada en la noche del 12 al 13 diciembre de 2006 dio lugar a un avance significativo, ya que la región del Sol donde ocurrió estaba siendo observada por el satélite japonés Hinode (y también lo había sido durante los días anteriores a la misma). Los datos sobre el campo magnético de la fotosfera, que es más fría y más densa que la corona, fueron recogidos por el satélite y permitieron a los investigadores calcular la evolución del entorno magnético en la corona durante este período de tiempo.

Basándose en los cálculos realizados en IDRIS (CNRS), los científicos demostraron que una estructura característica, en forma de una cuerda magnética, aparece gradualmente los días que precedieron a la erupción y está completamente formada justo antes de que ocurra. Este resultado es acorde con las observaciones realizadas en la fotosfera y la corona: la formación de la cuerda magnética coincide con los cambios en las manchas solares en la región de la llamarada y con la aparición de otras estructuras. Sus cálculos también muestran que la energía de la cuerda magnética aumenta a medida que emerge del interior del Sol.

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Gracias a una segunda serie de simulaciones numéricas, los investigadores monitorizaron la evolución del campo magnético en la corona una vez que la cuerda estaba presente. Sus resultados muestran que esta estructura realmente provoca la llamarada y es incluso necesaria para que esto ocurra: la transición a un evento eruptivo no es posible hasta que se forme. Esta transición se caracterizó en base a varios criterios, entre ellos un umbral de energía y una altitud dada más allá del cual las arcadas magnéticas que confinan la cuerda se vuelven más débiles. Si se exceden estos puntos críticos, se produce una llamarada solar.

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Los investigadores proponen un método que podría ser útil para predecir las erupciones. Basándose en los datos magnéticos recogidos en tiempo real y en una cadena de modelos numéricos adecuados será posible con el tiempo, como en la meteorología convencional, pronosticar el clima espacial y prevenir el impacto de las tormentas solares en la Tierra.

{ Fuente de Info original = www.sciencedaily.com
Traducción y adaptación al castellano = GAME / www.meteorologiaespacial.es
Info foto = *
Modelo del campo magnético en la región donde se produjo un brote importante el 13 de diciembre de 2006. El modelo se obtuvo con la ayuda de los datos del campo magnético medidos en la superficie del Sol y un método de cálculo de adaptación de alta resolución. Se muestra la presencia de una cuerda magnética (en gris) varias horas antes de la llamarada, mantenida en un estado de equilibrio por los bucles magnéticos (en naranja). }

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(English version)

Researchers from the Centre de Physique Théorique (CNRS/École polytechnique) and the Laboratoire Astrophysique, Interprétation — Modélisation (CNRS/CEA/Université Paris Diderot) have identified a key phenomenon in the triggering of solar flares. Using satellite data and models, the scientists were able to monitor the evolution of the solar magnetic field in a region with eruptive behavior. Their calculations reveal the formation of a magnetic rope1 that emerges from the interior of the Sun and is associated with the appearance of a sunspot. They show that this structure plays an important role in triggering the flare. By characterizing the transition to the flare, their work opens the way to forecasting the solar storms that impact Earth, and makes the cover story of Nature dated October 23.

Solar flares are events that occur in the Sun’s atmosphere. They are characterized by emissions of light and particles and, in the case of large-scale flares, by the ejection of a plasma bubble2. Understanding the origin of such phenomena is of interest for a number of reasons. Firstly, solar flares are a local, easily observable example of physical phenomena that take place throughout the Universe. But it is mostly their impact on Earth’s environment that makes them worth studying and forecasting. Indeed, solar flares cause multiple disturbances that affect ground-based electrical generators, satellites, GPS and communications systems, to name but a few.

The Sun’s atmosphere is made up of a number of layers including the photosphere, which is the equivalent of the Sun’s surface, and the corona, the outermost region where flares take place. There is a magnetic field in these layers, which plays an important role in solar flares. Until now, however, observations had not shed light on the mechanism and structures involved, especially because it is difficult to measure the magnetic field at every point in the extremely hot, tenuous corona.

A flare on the night of 12-13 December 2006 led to a significant breakthrough, as the region of the Sun where it occurred was being observed by the Japanese satellite Hinode — and had been during the days preceding it. Data about the magnetic field of the photosphere, which is colder and denser than the corona, were collected by the satellite and enabled the researchers to calculate the evolution of the magnetic environment in the corona during this period of time.

On the basis of calculations carried out at IDRIS (CNRS), the scientists showed that a characteristic structure, in the form of a magnetic rope, gradually appears in the days preceding the flare and is completely formed just before it occurs. This result is in very good agreement with observations carried out on the photosphere and the corona: the formation of the magnetic rope coincides with changes in sunspots in the region of the flare and with the emergence of other structures3. Their calculations also show that the energy of the magnetic rope increases as it emerges from the Sun’s interior.

Thanks to a second series of numerical simulations the researchers then monitored the evolution of the magnetic field in the corona once the rope was present. Their results show that this structure really does cause the flare and is even necessary for it to occur: the transition to an eruptive event is not possible until it forms. This transition was characterized based on several criteria including an energy threshold and a given altitude beyond which the magnetic arcades that confine the rope become weaker. If these critical points are exceeded, there is a solar flare.

The researchers propose a method that could be useful for predicting flares.. On the basis of magnetic data collected in real time and a chain of suitable numerical models it will eventually prove possible, rather as in conventional meteorology, to forecast space weather and prevent the impact of solar storms on Earth.

{ Info credit = www.sciencedaily.com/releases/2014/10/141023131611.htm
Spanish version = GAME / www.meteorologiaespacial.es
Image extra info
* Model of the magnetic field in the region where a major flare occurred on 13 December 2006. The model was obtained with the help of magnetic field data measured at the Sun’s surface and a high resolution adaptive calculation method. It shows the presence of a magnetic rope (in grey) several hours before the flare, maintained in a state of equilibrium by magnetic loops (in orange). }

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