El viento solar fluye desde el Sol en todas direcciones, arrastrando su campo magnético consigo. En ocasiones ese campo se retuerce sobre sí mismo formando un pliegue característico en forma de S denominado switchback, una estructura que ha intrigado a los científicos durante años.
El 2 de marzo de 2022, la nave Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea atravesó directamente uno de estos pliegues cuando se encontraba a 51 millones de millas (82 millones de kilómetros) del Sol. Algo más de la mitad del camino hacia la órbita terrestre.
Durante seis horas, sus instrumentos registraron cinco períodos durante los cuales el campo magnético se invirtió hacia el astro. Uno de ellos fue particularmente prolongado: duró alrededor de 90 minutos, una duración considerable para los estándares de estudios anteriores.
Las huellas químicas revelan el misterio
Lo que hizo única esta observación fue que los átomos de oxígeno y carbono capturados dentro del switchback conservaban un registro químico invaluable: habían perdido diferentes cantidades de electrones según el calor al que estuvieron expuestos.
El análisis fue liderado por Jesse Coburn, del Laboratorio de Física de Plasmas de Francia y del Mullard Space Science Laboratory de University College London.
Dentro del gran switchback, la proporción del oxígeno y el carbono más intensamente ionizados aumentó significativamente, mientras que el helio disminuyó en relación al hidrógeno. Ambos cambios coincidían con características del gas que había permanecido atrapado en bucles magnéticos cerrados y calientes antes de escapar.
Los instrumentos del Solar Wind Analyser, a bordo de la sonda, capturaron estas partículas rara vez observadas.
Dos teorías encuentran evidencia común
Existen dos procesos principales propuestos para explicar la formación de switchbacks. El primero, conocido como reconexión de intercambio, ocurre cuando un bucle magnético cerrado se encuentra con una línea de campo que se extiende hacia el espacio. Ambos se rompen y se reconectan, permitiendo que el gas atrapado escape.
La segunda teoría sugiere que ondas y turbulencia en el viento solar crean estas estructuras conforme viajan. Los datos de Solar Orbiter mostraron indicios de ambos mecanismos. Según Stephanie Yardley, de la Universidad de Northumbria, los dos procesos actúan en etapas distintas de la vida de un switchback, y no de forma excluyente.
Dentro del switchback, el hidrógeno se aceleró unos 50 kilómetros por segundo, cerca de la velocidad a la que las ondas magnéticas viajan por el viento.
Los átomos más pesados se movían un poco más rápido que el hidrógeno fuera de la estructura y un poco más lento dentro de ella, lo que los autores interpretan como señal de que esos átomos acompañan al switchback en su trayecto hacia el exterior.
El equipo utilizó mediciones de temperatura y densidad del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA para modelar la atmósfera solar. El análisis apuntó al borde de un agujero coronal o a pequeños bucles magnéticos dentro de él como posibles orígenes.
Este descubrimiento demuestra que las firmas químicas de estos pliegues del viento solar pueden viajar decenas de millones de kilómetros sin alterarse, llevando consigo la evidencia de dónde nacieron en la atmósfera solar.
Los autores son cautelosos: un solo caso no establece que todos los switchbacks se formen de la misma manera. Hacen falta estudios estadísticos más amplios y misiones con instrumentos más precisos para medir átomos pesados, que permitan determinar si este switchback fue típico o un hallazgo excepcional.
