Nuevo descubrimiento sobre la reconexión magnética tendrá impacto en las futuras misiones espaciales

En un plasma (gas de partículas cargadas), durante la reconexión magnética, las líneas de campo magnéticas de direcciones opuestas se rompen y reconectan, formando una topología magnética de línea en X. Las líneas de campo recientemente formadas aceleran el plasma lejos de las líneas en X. Crédito: Centro de computación visual, Universidad de California Riverside

La misión Cluster de la ESA ha observado, por primera vez, la extensión de la región que dispara la reconexión magnética, y es mucho mayor de lo que se pensaba previamente. Esto ofrece a las futuras misiones espaciales una posibilidad mucho mejor de estudiarla.

El espacio está lleno de plasma (un gas compuesto de iones y electrones, globalmente neutro) que está ensartado por campos magnético. Estos campos magnéticos almacenan energía la cual puede liberarse de forma explosiva, en un proceso llamado reconexión magnética.

Este proceso desempeña un papel clave en numerosos fenómenos astrofísicos: formación estelar, llamaradas solares y auroras intensas por nombrar unos pocos. En la Tierra, la reconexión magnética evita la producción eficiente de electricidad en los reactores de fusión controlada, potenciales fuentes de electricidad en el futuro.

En el corazón de la reconexión magnética está la “región de difusión electrónica”, donde se cree que se dispara la reconexión. Aquí, un giro en las líneas de campo magnético recientemente reconectadas produce chorros de plasma de gran velocidad a gran escala.

“Comprender la estructura de la región de difusión y su papel en el control de la razón a la cual la energía magnética se convierte en energía de partículas prosigue como un reto científico clave”, dice el Dr. Michael Shay, de la Universidad de Delaware en los Estados Unidos.

Hasta hace poco, los científicos teóricos pensaban que la región de difusión electrónica era relativamente pequeña (una anchura de aproximadamente 2 km, y una longitud de aproximadamente 10 km). En la inmensidad del espacio, la probabilidad de que una nave encontrase esta región sería extremadamente pequeña.

Esta figura muestra una comparación entre el plasma observado (panel izquierdo) y el simulado (panel derecho) y los perfiles de campo de Cluster (Rumba) cruzando el chorro de reconexión electrónica cerca de un lugar de reconexión. Crédito: Universidad de California en Berkeley (T. Phan)

Con un mayor poder de cómputo, las simulaciones demostraron que las regiones de difusión electrónica eran mucho más alargadas de lo que se había visto previamente. No fue posible juzgar si el nuevo hallazgo era real debido a que la longitud de la región se incrementaba con las simulaciones más potentes. Tampoco se sabía si tal capa sería estable en el mundo real de 3D.

El 14 de enero de 2003, los cuatro satélites Cluster estaban cruzando la envoltura magnética (magnetosheath), una turbulenta región de plasma situada justo en el exterior de la magnetosfera de la Tierra, cuando encontraron una región de difusión electrónica. La longitud de la región observada medía 3000 km, 300 veces más de lo que se esperaba según las anteriores teorías y cuatro veces más grande que en las recientes simulaciones. No obstante, las observaciones apoyan con fuerza las nuevas simulaciones.

“Estas observaciones de Cluster son muy significativas debido a que son las primeras en medir la longitud de la región de difusión electrónica en el entorno espacial. El hallazgo cambia drásticamente nuestra forma de comprender la física de la reconexión”, apuntó el Dr. James Drake, de la Universidad de Maryland en los Estados Unidos.

“Este descubrimiento de una gran región de difusión electrónica da a las futuras misiones de la ESA y la NASA una probabilidad mucho mayor de estudiarla”, dijo Tai Phan de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unido, autor principal del artículo sobre los hallazgos.

Cluster fue capaz de detectar la región basándose en sus medidas de alta resolución del campo magnético, campo eléctrico e iones. Pero para comprender la física fundamental de la región de difusión electrónica responsable de la reconexión, se requieren medidas de mayor resolución temporal para resolver la capa.

La misión de Multi-Escala Magnetosférica de la NASA de cuatro naves, planeada para su lanzamiento en 2014, está siendo diseñada para tales medidas. Cross-scale, una misión bajo estudio de la ESA en con la colaboración con otras agencias espaciales, usaría 12 naves para estudiar la región de difusión, mientras simultáneamente mide las consecuencias de la energía liberada por la reconexión en el entorno que la rodea.

“Con mayores posibilidades de encontrar la región de difusión electrónica, confiamos en que las futuras misiones espaciales sean capaces de comprender por complero la reconexión magnética”, dijo el Dr. Philippe Escoubet, Científico del Proyecto Estrella Doble y Cluster de la ESA y Científico del Estudio de Cross-scale.


Fecha Original: 23 de enero de 2008
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