Chorros de plasma de alta velocidad : Origen descubierto

Satélites Cluster
Imagen 1: Órbita de los satélites Cluster el 17 de marzo de 2007.Creditos: ESA

Durante mas de una decada, misteriosos chorros de plasma de alta velocidad observados en el espacio, chocaban contra la tierra. El mecanismo subyacente a estos chorros ha sido descubierto, gracias a los datos recogidos por los 4 satelites Cluster de la ESA. Este estudio también sugiere que este mecanismo podria ser mas importante que otros choques astrofísicos.

En el verano de 2000 los 4 satélites Cluster estaban realizando el primer mapa tridimensional de la magnetosfera de la Tierra. Durante la segunda extensión de la misión (2005-2009), Cluster exploró regiones de la magnetosfera que no fueron originalmente incluidas en la primera misión, debido a la evolución natural de su órbita polar nominal.

El 17 de Marzo de 2007, los cuatro satélites viajaban en una órbita que cruzaba la región magnetosférica más cercana al Sol, conocida como Magnetopausa Subpolar. Un poco más tarde de las 17:00 UT, salían de la magnetosfera terrestre. Cinco horas y media mas tarde cruzaban el arco de choque de la tierra a una distancia aproximada de 100 000 kilómetros de la Tierra. El arco de choque es la envoltura donde el permanente flujo de partículas solares – viento solar – es decelerado, de 500 km/s a 100-300 km/s.

“Entre las 17:00 y las 20:00 UT, los instrumentos de Cluster observaron chorros de plasma de alta velocidad detrás del arco de choque con una velocidad cercana a los 500 km/s” , dijo Heli Hietala estudiante de la Universidad de Helsinki en Finlandia, y  autor principal del estudio que fue publicado el 11 de diciembre de 2009 en un numero de la revista  Physical Review Letters.

Medidas de Cluster
Imagen 2: Clúster detecta chorros de alta velocidad. Crédito: ESA

“La velocidad de estos chorros era muy parecida a la velocidad de llegada del viento solar (aproximadamente 530km/s) , como si el arco de choque no fuera capaz de ralentizar el viento solar como normalmente haría” añade Hietala.

En un detallado analisis, Hietala y los otros coautores defendieron convincentemente que estos chorros son debidos a las ondas que pasan a través. Como si un choque de ondas produjese 2 principales efectos (ver animación ilustrada)

Primero, una abolladura – producida por la onda – induce una región de alta densidad en la corriente de bajada del choque. Segundo, localmente cambia el ángulo entre la normal del choque y la dirección del viento solar. Cuando el angulo es mayor, en los bordes de la onda, el viento solar pasa a través del arco de choque de la Tierra sufriendo sólo efectos menores. En particular, apenas es ralentizado y continúa a alta velocidad a traves de la magnetosfera.Esto produce la creación de una segunda (local) corriente de bajada – esto fue observado por Cluster antes de las 18:15 UT (ver imagen 2). La alta densidad junto con la alta velocidad llevan a un chorro de altas presiones dinámicas.

“Este mecanismo que hemos propuesto para generar chorros de alta velocidad no sólo esta de acuerdo con las medidas obtenidas por Cluster sino también con todos las medidas de las que se ha informado hasta el momento”,dijo Tiera Laitinen, coautora del estudio e investigadora de postdoctorado del Instituto Sueco de Física Espacialen Uppsala, Suecia, en el momento del estudio.

El descubrimiento de este mecanismo fue posible porque Cluster estaba en el lugar apropiado en el tiempo justo para observar los chorros. Además, tener varios satélites trabajando juntos proporciono pistas adicionales. Por ejemplo, la distancia entre 2 satélites era de sólo 950 kilómetros. Dado que sus observaciones fueron muy similares, esto proporciono inmediatamente un limite inferior de la escala espacial del chorro , de aproximadamente 1000 kilómetros. La estructura tridimensional de la onda analizada en este estudio será tema de un posterior estudio.

Heliosfera
Imagen 3: Características de la heliosfera. Crédito: NASA

Este resultado no sólo se puede aplicar al arco de choque de la Tierra sino también a otros arcos de choque. Cuando Voyager 1 y Voyager 2 cruzaron el choque final heliosferico , en 2004 y 2007 respectivamente, sus observaciones también revelaron una onda de choque incluso cuando los chorros de alta velocidad no habían sido descubiertos. En un contexto astrofísico, estos chorros pueden actuar como semillas para la amplificación de los campos magnéticos y la aceleración de partículas en la corriente de las ondas explosivas de una supernova. Alguna de estas ondas explosivas están producidas por la muerte de estrellas masivas, las cuales terminan su vida como estrellas de neutrones.

“Explicar un fenómeno que ha sido observado durante mas de 10 años pero cuyo origen se desconocía es emocionante. Este resultado es un inesperado éxito científico para la misión”, dijo Philippe Escoubet, Director de la Misión Cluster de la ESA.


Publicaciones relacionadas: Hietala, H., T. V. Laitinen, K. Andréeová, R. Vainio, A. Vaivads, M. Palmroth, T. Pulkkinen, H. Koskinen, E. A. Lucek, and H. Rème, Supermagnetosonic Jets behind a Collisionless Quasiparallel Shock, Physical Review Letters, 103, 245001, 2009. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.245001

Fecha Original: 23 de abril de 2010
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Comments (3)

  1. Descubierto el origen de los chorros de plasma de alta velocidad…

    Durante mas de una decada, misteriosos chorros de plasma de alta velocidad observados en el espacio, chocaban contra la tierra. El mecanismo subyacente a estos chorros ha sido descubierto, gracias a los datos recogidos por los 4 satelites Cluster de la…

  2. que bueno que encontraron el origen de estos chorros de plasma. :D

  3. Maria Teresa

    Sería interesante recibir información sobre los efectos que el fenómeno descubierto produce en la corteza terrestre o en la vida orgánica e inorgánica.
    Si se pueden dar alteraciones o cambios significativos en la composición molecular de todos los organismos vivos que se encuentran activos en el planeta.
    Que sucede con el campo magnético del cuerpo humano ya sea desde una visión micro-cóamica como macro-cósmica.-
    El descubrimiento abre ventanas a otras vias de investigación que podrían ir componiendo las respuestas a los interrogantes que esperan solución.
    Quedo en espera. Y gracias.!.

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