Se observa la trayectoria de un cometa de Kreutz conforme penetra y se destruye en la corona solar

La corona solar puede destruir a los cometas que pasen demasiado cerca de nuestro Sol. Estos cometas son joyas para los astrónomos aficionados y para los profesionales, aunque solo se detectan en el último momento, justo cuando se evaporan y se desintegran en la corona solar, lanzando enormes cantidades de polvo fino y gas (y produciendo un fogonazo de luz en el Sol). La mayoría de estos cometas son de la familia de Kreutz, cometas en órbita cercana al Sol, entre 1 y 2 veces el radio del Sol, con periodos entre 500 y 1000 años. El origen de estos cometas de Kreutz no es conocido, pero se cree que son fragmentos de un cometa gigante (con entre 10 y 50 km de radio) que se destruyó hace miles de años al aproximarse demasiado al Sol. El 6 de julio de 2011, el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) observó la trayectoria entrada y destrucción en la corona solar del cometa C/2011 N3 (SOHO); el cometa pasó a gran velocidad (unos 650 km/s) y recorrió unos 100.000 km (aprox. 0,15 el radio del Sol) por encima de la fotosfera solar (como muestran la figura y el vídeo de youtube). La observación en cinco longitudes de onda del ultravioleta extremo permitió estudiar tanto las propiedades de la corona solar como las del propio cometa, incluyendo su posible composición. Los últimos 10 minutos de observación permiten estimar el radio de su núcleo entre 10 y 50 metros, por lo que, como este tipo de cometas tienen radios de unos 100 metros, se interpreta que el cometa se fragmentó en varios trozos conforme penetraba en la corona solar. ¿Qué pasa si un cometa se aproxima tanto al Sol que casi lo roza? El famoso cometa Lovejoy lo hizo entre el 15 y 16 de diciembre de 2011 con pocos daños, mostrando una espléndida cola tras su paso que disfrutaron todos los astrónomos aficionados. Sin embargo, C/2011 N3 (SOHO) no tuvo tanta suerte; al contrario que los astrónomos solares que han utilizado su trayectoria para conocer mejor cómo le ha afectado la corona solar. SOHO/LASCO observan un cometa de Kreutz rozando el Sol cada 3 días (unos 2000 en sus 15 años de operación), pero solo unos pocos acaban destruidos en la corona solar. Futuras observaciones permitirán comprender mucho mejor las propiedades de los cometas del grupo de Kreutz y sobre cómo les afecta la corona solar. El artículo técnico es C. J. Schrijver et al., “Destruction of Sun-Grazing Comet C/2011 N3 (SOHO) Within the Low Solar Corona,” Science 335: 324-328, 20 January 2012. La importancia de esta observación nos la describe en detalle Carey M. Lisse, “The Final Flight of a Sun-Diving Comet,” Science 335: 296-297, 20 January 2012.

El 19 de enero, tras un año de inactividad, el Sol despertó y se inició el ciclo solar número 24

El 19 de enero los heliofísicos observaron una llamarada solar de clase M (de energía intermedia entre las clases X y C), la mayor en los últimos dos años. La aparición de una mancha solar dio inicio al (tan esperado) ciclo solar número 24. Los ciclos se repiten con una periodicidad aproximada de 11 años, pero el ciclo 23 ha durado 12,5 años (el más largo desde 1823 y el tercero más largo desde 1755). El ciclo solar número 24 se espera que no sea muy intenso, menos que el 23, con un máximo que se alcanzará en 2013 de sólo 90 manchas solares diarias (aunque algunos heliofísicos, como la Dra. Mausumi Dikpati no están de acuerdo y piensan que será más intenso que el 23, que alcanzó un máximo alrededor de 120, alcanzando hasta 150). Nos lo cuenta Lizzie Buchen, “What will the next solar cycle bring? Orbiting mission will probe the Sun’s activity, including flares that can disrupt electricity grids,” News, Nature 463: 414, 28 Jan. 2010 [ver figura de abajo]. Las predicciones para el ciclo 24 ofrecidas el año pasado las resumen bien en “Scientists Predict Solar Cycle 24 to Peak in 2013” [ver figura de arriba]. 

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Lizzie aprovecha la ocasión para hablarnos del satélite de la NASA llamado Observatorio de la Dinámica Solar (Solar Dynamics Observatory o SDO), cuyo lanzamiento se ha planificadao para el 9 de febrero. Esta sonda estudiará con detalle el máximo de actividad solar del ciclo 24, ya que será capaz de obtener imágenes del Sol cada 10 segundos durante al menos 5 años (actualmente, los heliofísicos obtienen 1 o 2 imágenes del Sol al día y sólo pueden estudiar la cara del Sol que apunta hacia la Tierra).

PS (01 feb. 2010): Vídeo 3D que muestra el lanzamiento del SDO y (más abajo) un vídeo sobre la ciencia que se desarrollará en el SDO (en inglés).

Estudiando la física de los neutrinos en tu propia cocina con isótopos de silicio radioactivos

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Todavía no está confirmado, pero los neutrinos podrían ser responsables de pequeñas oscilaciones en la tasa de desintegración radioactiva de ciertos isótopos que presentan una fuerte correlación con la distancia de la Tierra al Sol. Cambios en el flujo de neutrinos solares que podrían ser estudiados en cualquier laboratorio de física nuclear. Por supuesto hay críticos. Algunos creen que el efecto es meramente estadístico. Otros que el efecto tiene explicaciones menos astrofísicas. Nos lo cuenta Justin Mullins, “Decay for all seasons,” New Scientist 42-45, 27 June 2009 [“Solar ghosts may haunt Earth’s radioactive atoms,” 30 June 2009], quien por cierto está a favor de que la explicación es la desintegración beta inducida por neutrinos solares. Un laboratorio para estudiar neutrinos que podemos montar con un contador Geiger en cualquiera de nuestras cocinas.

En 1986 Dave Alburger del BNL (Brookhaven National Laboratory, New York) tenía un grave problema. Llevaba 4 años estudiando experimentalmente la vida media de un isótopo radioactivo del silicio 32Si. La curva de desintegración radioactiva teórica es monótona decreciente. Sin embargo, sus resultados experimentalbes presentaban oscilaciones estacionales: la oscilación tenía un máximo en febrero y un mínimo en agosto (curva verde en la figura de arriba). ¿Influye el Sol en la desintegración radioactiva de un isótopo? ¿Error experimental? Sin tener idea decidió publicar sus resultados en un artículo: D.E. Alburger, G. Harbottle, E.F. Norton, “Half-life of 32Si,” Earth and Planetary Science Letters 78: 168-176, June 1986.

¿Se han observado resultados similares en otros isótopos? Lo cierto es que algunos estudios, aunque pocos, han observado efectos similares en otros isótopos radioactivos, aunque con oscilaciones de menor amplitud que podrían ser estrictamente aleatorias. Por ejemplo, Eric B. Normana et al., “Evidence against correlations between nuclear decay rates and Earth–Sun distance,” Astroparticle Physics 31: 135-137, March 2009, que han estudiado evidencia anterior sobre oscilaciones estacionales en la desintegración de los isótopos 22Na, 44Ti, 108Agm, 121Snm, 133Ba, y 241Am, concluyendo que se pueden deber a fluctuaciones aleatorias, no conectadas con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.

Sin embargo, para el algunos isótopos la evidencia de las oscilaciones es suficientemente grande como para que no pueda ser achacada a fluctuaciones, como han mostrado Ephraim Fischbach y Jere Jenkins, de la Purdue University, West Lafayette, Indiana, quienes han estudiado estadísticamente los resultados del BNL y resultados similares publicados en 1998 por un grupo alemán para el 226Ra (PTB en la figura de arriba) confirmando que el resultado está correlacionado con la distancia Tierra-Sol más allá de toda duda. El artículo técnico es Jere H. Jenkins, Ephraim Fischbach, John B. Buncher, John T. Gruenwald, Dennis E. Krause, Joshua J. Mattes, “Evidence of correlations between nuclear decay rates and Earth–Sun distance,” Astroparticle Physics, In Press, Available online 30 May 2009.

¿Qué puede causar estas oscilaciones estacionales en la desintegración radioactiva de ciertos isótopos? Tom Semkow y sus colaboradores han propuesto que fluctuaciones de la temperatura pueden ser responsables de las oscilaciones observadas, en T.M. Semkow et al. “Oscillations in radioactive exponential decay,” Physics Letters B 675: 415-419, 25 May 2009. Han estudiado las oscilaciones en la desintegración radioactiva de los isótopos 226Ra, 32Si y 36Cl, observando que está correlacionada con variaciones en la temperatura de la muestra (en la que influye el Sol solo de forma indirecta).

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La hipótesis más interesante, todavía sin confirmar, pero que parece que es la más gusta a Justin Mullins, es que el flujo de neutrinos solares (que cambia con la distancia Tierra-Sol) induce desintegraciones beta adicionales en las muestras radioactivas estudiadas. Esta hipótesis está sin confirmar. Ya se han diseñado experimentos que podrán confirmar o refutar esta hipótesis. La figura de arriba nos muestra claramente la idea. Requiere pocas palabras.

Quien sabe, quizás en unos años todos podamos hacer experimentos sobre física de neutrinos (solares) como prácticas de laboratorio en un curso de Física Nuclear.

Vídeo de la simulación tridimensional de dos manchas solares en interacción

 

En gris visión desde arriba, en color visión transversal en el centro. (C) Science

76 teraflops (76 billones de cálculos por segundo) han sido necesarios para simular por primera vez la interacción tridimensional de dos manchas solares en el Sol mediante un código numérico MagnetoHidroDinámico (MHD). Simular la formación de un mancha solar es imposible utilizando los mayores supercomputadores que existen hoy en día. La simulación permite entender el flujo de Evershed en la mancha y ha mostrado que la anisotropía entre los flujos de masa y energía es suficiente para entender la interacción de ambas manchas solares. Todo un logro de la supercomputación que ayudará a entender mejor la dinámica solar. Los investigadores del americano National Center for Atmospheric Research (NCAR) y del alemán Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung han simulado la interacción de dos manchas solares ya formadas en una región de sólo 98 por 49 por 6,1 Mm (millones de metros), durante 3.6 horas reales, con una malla espacial que se vuelve más fina conforme avanza el tiempo hasta alcanzar unos 1,8 miles de millones de puntos. El artículo técnico es M. Rempel, M. Schüssler, R. H. Cameron, M. Knölker, “Penumbral Structure and Outflows in Simulated Sunspots,” Science Express, Published Online June 18, 2009.

A los interesados en más detalles sobre lo que se ha descubierto en esta simulación recomiendo el artículo “Nueva simulación 3D investiga la naturaleza de las manchas solares,” BOINC SETI Chile. En inglés está bastante bien contado en “Sunspots Revealed in Striking Detail by Supercomputers,” SpaceRef.com.

Los interesados en más información sobre la formación de manchas solares pueden recurrirr al interesante artículo de Luis Bellot (IAA-CSIC) “El interior de las manchas solares,” copiado en “El interior de las manchas solares,” El Zoo Cósmico, para los que no quieran leerlo en PDF.

Los interesados en más información sobre los códigos numéricos y los resultados técnicos sobre simulación de manchas liderados por Matthias Rempel recomiendo su charla “MHD Simulations of Sunspot Structure” (en la que solo presenta los resultados para una única mancha solar).