Un equipo internacional del que participan investigadoras del área de Plasmas Astrofísicos del Instituto de Astronomía Teórica y Experimental (IATE), a partir de simulaciones computacionales, analizó y modeló cómo son afectadas las grandes prominencias solares debido a ondas de la corona solar. 

Por Facundo Rodriguez
facundo.rodriguez@unc.edu.ar

Estudiar el Sol, nuestra estrella más cercana, ayuda a entender más sobre su comportamiento y, al mismo tiempo, comprender a las demás estrellas. Sin embargo, la estructura solar es compleja. Su capa más externa, denominada ‘corona’, se encuentra compuesta por plasma (gas completamente ionizado debido a las altas temperaturas) que interactúa con campos electromagnéticos externos. Esto hace posible que, en la corona, existan estructuras tales como arcos o bucles magnéticos, agujeros y filamentos.

Un tipo de estructuras que se observa en la corona solar son los filamentos o prominencias. Éstas son grandes nubes más frías y densas que el medio que las circunda, que flotan sostenidas por fuerzas magnéticas. Tienen forma de bucle y alcanzan alturas de hasta 150.000 km sobre la superficie solar. Pueden formarse y permanecer estables por tiempos largos. En algunos casos, meses. Y, luego, desaparecen. Además, en los casos en que un filamento se vuelve inestable y se desprende, puede eyectar grandes cantidades de materia y afectar al clima espacial.

Imagen de una prominencia solar. Créditos: Peter Desypris.

Modelado

En algunos casos, los filamentos comienzan a moverse y a oscilar. Esto puede deberse a perturbaciones internas o externas. Hay un tipo de oscilaciones que, según diversos estudios, se deben al impacto de ondas generadas en otras regiones de la corona solar. Modelar este fenómeno fue el principal desafío que tomó el equipo del que participan Ernesto Zurbriggen, quien se formó en el IATE y, actualmente, se encuentra en el Centro de Radio Astronomía y Astrofísica Mackenzie de San Pablo (Brasil); Mariana Cécere y Andrea Costa, ambas investigadoras del grupo Plasmas Astrofísicos, del IATE.

Para entender el comportamiento de las oscilaciones de los filamentos, se realizaron simulaciones en las cuales se logró poner en equilibrio un filamento que luego fue perturbado por una onda. Con esta configuración, se analizó una gran diversidad de casos que permitieron una comprensión cabal del fenómeno. Para esto, variaron la altura, los radios y la densidad del filamento, y estudiaron cómo impactan en la forma en que éstos oscilan. 

Esquema del modelo propuesto, en el cual se observa una prominencia y una onda que la perturbará. También se muestran los campos magnéticos que sostienen el filamento y la comparación del tamaño de estas estructuras con respecto al planeta Tierra. Créditos: Mariana Cécere.

Resultados y grupo de trabajo

Ernesto afirma que éste es el trabajo más desafiante de los que ha participado y explica: “A partir del estudio de una diversidad de casos, se pudieron establecer relaciones entre las propiedades de los filamentos y cómo oscilan”. Mariana agrega: “Este trabajo fue muy completo. Los resultados fueron comparados con las observaciones, se pudieron establecer conclusiones generales y, además, se logró una descripción analítica que puede ser utilizada por otros autores”.

Este trabajo, que ayudó a comprender cómo estas gigantescas estructuras pueden llegar a moverse, es el resultado de diversos trabajos anteriores y de una habilidad acumulada. El equipo, además de las personas ya mencionadas, contó con la colaboración de Marı́a Valeria Sieyra, quien realizó su doctorado en el IATE y, actualmente, está en el Centro de Astrofísica Matemática del Plasma de Leuven (Bélgica); Gustavo Krause, investigador en el Instituto de Estudios Avanzados en Ingenierı́a y Tecnologı́a (IDIT) de la Universidad Nacional de Córdoba (Argentina); y Guillermo Giménez de Castro del Centro de Radio Astronomía y Astrofísica Mackenzie de San Pablo (Brasil).

Andrea Costa concluye: “Este trabajo es un punto de llegada, tanto en los desafíos que supuso el diseño de la configuración magnética, el ajuste del equilibrio y la resolución de problemas numéricos, en lo analítico, como así también, en las relaciones personales, que siempre son un desafío. Los progresos logrados, seguramente, se reflejarán también en futuras publicaciones.”