Hacia la comprensión de cómo las erupciones solares afectan a la Tierra

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STEREO ha capturado muchas imágenes de material solar expulsado fuera del Sol, como esta eyección de masa coronal (CME) del 20 de mayo del 2011. Crédito: NASA / STEREO.

Las erupciones solares son fenómenos que se producen con frecuencia , donde las burbujas magnéticas de gran tamaño y grandes cantidades de radiación electromagnética y partículas energéticas se vierten al espacio. La radiación y las masas liberadas por las erupciones solares tienen potenciales impactos  en la Tierra, así que ha sido un área importante de estudio de las comunidades de la Física del Espacio y del Tiempo Espacial . Los destellos (flares) son un tipo de erupción solar y se han estudiado desde hace cientos de años; antes de la década de 1990,  se creía que eran las principales fuentes  de las perturbaciones en el espacio. A medida que la tecnología observacional fue mejorando, los científicos empezaron a darse cuenta de que otro tipo de  erupción solar, las eyecciones de masa coronal (CME) que acompañan a los destellos, juegan  un papel más importante en la producción de las perturbaciones que podrían afectar negativamente a la Tierra.
Una de las motivaciones más importantes para estudiar las erupciones solares es su aplicación a la predicción del clima espacial. Los destellos son un fenómeno relativamente de pequeña escala en el Sol y  afectan la Tierra principalmente a través de las emisiones electromagnéticas y de partículas energéticas. Los destellos presentan un comportamiento bastante predecible, por lo que es relativamente fácil de anticipar el efecto que van a tener en la Tierra y en nuestros sistemas: sus radiaciones electromagnéticas viajan radialmente a la velocidad de la luz y las partículas energéticas se propagan más o menos a lo largo de las líneas del campo magnético interplanetario, en espiral a una velocidad relativista y no se extienden demasiado en el espacio y el tiempo. Sin embargo, las CME son más difíciles de predecir. Afectan a la Tierra a través de burbujas magnéticas transitorias, choques  y  partículas energéticas asociados a ella. Las CME pueden viajar con una amplia gama de velocidades que van de 100 a más de 3000 kilómetros por segundo. Un  espectro tan amplio de valores podría aparecer también en muchas otras propiedades de las CME, como la fuerza, el tamaño, la orientación y la dirección de propagación. Por otra parte, durante su viaje por el espacio, estas propiedades pueden ser alteradas por el viento solar en el ambiente. Por lo tanto, el efecto que tienen en la Tierra y en nuestros sistemas se vuelve mucho más complejo de pronosticar que el correspondiente a los destellos.Hay un montón de preguntas  en la predicción de la importancia de los efectos que podrían tener las CME en la Tierra, que deben ser respondidas . Las preguntas principales, en orden lógico, son: ¿La CME golpeará a la Tierra? ¿Cuándo la CME golpeará a la Tierra?  ¿Va a desencadenar una tormenta geomagnética, y cuál será el tamaño de la tormenta? ¿Va a iniciar un evento solar de partículas energéticas (SEP), que se manifiesta en un aumento significativo del flujo de partículas energéticas, y qué tan fuerte será ese evento?

Incluso para la primera pregunta, la respuesta no es sencilla. Un buen ejemplo es la rápida CME  del 15 de marzo del 2015, que produjo  la  tormenta geomagnética más grande  hasta ahora en el ciclo solar 24. Sin embargo, el Centro de Predicción del Clima Espacial lo predijo inicialmente como un evento mucho más pequeño debido a que la CME no parecía propagarse hacia la Tierra. Este hecho sorprendente ha atraído la atención de los físicos espaciales y los especialistas en clima espacial. Algunos análisis sugieren que la interacción de la CME con la corona y con el viento solar aumentó la posibilidad de que la CME  produciese la gran tormenta geomagnética [ Kataoka et al., 2015 y otros trabajos, por ejemplo, por Wood et al BE. y Wang Y. y col., ambas bajo la consideración de una revista AGU].

Como uno de los cuatro proyectos del SCOSTEP (Comité Científico de Física Solar-Terrestre) el Programa de Variabilidad del Sol y su Impacto Terrestre (VarSITI), y el de Estudio Internacional de los Transitorios Solares que afectan a la Tierra  (ISEST) está dedicado a la resolución de estos rompecabezas. La misión(STEREO) Solar-Terrestrial Relation Observatory  lanzada en el 2006 inspiró en gran medida la investigación pertinente con sus datos e imágenes sin precedentes del medio interplanetario. Las próximas misiones espaciales Solar Orbiter y Solar Probe Plus , que están previstas para ser lanzadas en el 2017 y 2018, respectivamente, tomarán una mirada mucho más cercana al Sol así como también muestras de plasma del viento solar.Estos futuros datos nuevos y emocionantes, sin duda, nos harán avanzar en nuestra comprensión de las erupciones solares que afectan a la Tierra en un futuro próximo.

Fuente: American Geophysical Union/Wang Yuming, editor, Journal of Geophysical Research: Física Espacial . Artículo original: “Toward an Understanding of Earth-Affecting Solar Eruptions”

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