Localizar y estudiar las señales solares podría ayudar a los astrónomos a comprender las propiedades físicas que impulsan las erupciones solares, las explosiones más poderosas del sistema solar, para liberar explosiones gigantes de energía. El estudio a cargo de profesionales de la Universidad de Nanjing en China y del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey en Estados Unidos se publicó en la revista Nature Communications.

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“El descubrimiento es inesperado -comentó Sijie Yu, astrónomo del Centro de Investigación Solar-Terrestre del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey-. Este patrón de latidos es importante para comprender cómo se libera y disipa la energía en la atmósfera del Sol durante estas explosiones increíblemente poderosas. Sin embargo, el origen de estos patrones repetitivos, también llamados pulsaciones cuasi-periódicas, ha sido durante mucho tiempo un misterio y una fuente de debate entre los físicos solares”.

Las ráfagas de radio solares son una fuerte liberación de ondas de radio del Sol. Los astrónomos comúnmente los asocian con las erupciones solares. Cuando se sueltan, emiten señales con patrones repetitivos.

Las señales del patrón fueron localizadas mientras se estudiaban las observaciones de microondas de un evento de erupción solar el 13 de julio de 2017, utilizando el telescopio Expanded Owns Valley Solar Array (EOVSA) que mira al Sol en una frecuencia de microondas de más de 1 a 18 gigahercios. El mismo es sensible a la radiación liberada por electrones de alta energía en la atmósfera del Sol. Los electrones de alta energía se energizan especialmente cuando hay un evento de erupción solar.

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“Al observar la llamarada solar, el equipo notó ráfagas de radio con un patrón de señal que se repetía cada 10 a 20 segundos. El patrón era como un latido del corazón”, indicó Yuankun Kou, estudiante de doctorado en la Universidad de Nanjing en China y autor principal del estudio.

Más de un “latido” El equipo encontró una fuerte señal de pulsación cuasi-periódica (QPP) en la corriente eléctrica que se extendía más de 25.000 kilómetros a través de la región de llamaradas del núcleo de la erupción, donde las líneas opuestas del campo magnético hicieron contacto antes de romperse y volver a conectarse. Esta actividad acumuló energía que sería, según entienden los científicos, la que encendería la llamarada solar. La señal de un latido del corazón habría sido lo suficientemente interesante, pero los investigadores pronto encontraron una segunda que pulsaba de manera similar. “Es probable que las señales se originen a partir de reconexiones magnéticas casi repetitivas en la hoja de corriente de destello -explica Yu-. Esta es la primera vez que se detecta una señal de radio cuasi periódica ubicada en la región de reconexión. Esta detección puede ayudarnos a determinar cuál de las dos fuentes causó la otra”.

Usando el telescopio EOVSA, los investigadores midieron el espectro de energía de los electrones en las dos fuentes de radio. “Las imágenes espectrales de EOVSA nos dieron nuevos diagnósticos resueltos espacial y temporalmente de los electrones no térmicos de la llamarada -explicó el coautor Bin Chen, profesor asociado de física en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey-. Encontramos que la distribución de electrones de alta energía en el QPP principal varía en fase con la de la fuente QPP secundaria en la hoja de corriente electrónica. Esto es un indicio de que las dos fuentes de QPP están estrechamente relacionadas”.

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El equipo también creó un modelo numérico 2.5D de la llamarada solar utilizando observaciones tomadas del satélite GOES de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. El satélite puede medir las emisiones de rayos X suaves de la atmósfera del Sol en dos bandas de energía diferentes. Los resultados muestran islas magnéticas o estructuras similares a burbujas que se forman en la hoja actual y se mueven casi periódicamente hacia la región de la llamarada.

“La aparición de islas magnéticas juega un papel clave en el ajuste de la tasa de liberación de energía durante esta erupción -explica Xi Cheng, profesor de astronomía en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey-. Este proceso de liberación de energía casi periódico conduce a una producción repetitiva de electrones de alta energía, que se manifiestan como QPP en las longitudes de onda de microondas y rayos X suaves”.

Según los autores del estudio, los hallazgos brindan una nueva perspectiva sobre lo que impulsa a que ocurran las erupciones solares en primer lugar. “Este estudio impulsa un nuevo examen de las interpretaciones de los eventos QPP informados anteriormente y sus implicaciones en las erupciones solares”, concluye Yu.