Cómo los científicos utilizaron los datos de la NASA para predecir la apariencia del Eclipse del 2 de julio.


Animación que compara el aspecto previsto de la corona del Sol durante el eclipse del 2 de julio de 2019, con una foto del evento real.
Créditos: Eclipse prediction (imagen azul): Predictive Science Inc .; Fotografía de Eclipse: Williams College / Programa Solar Terrestre, División de Ciencias Atmosféricas y Geoespaciales de la NSF / Jay Pasachoff / David Sliski / Alan Sliski / Christian Lockwood / John Inoue / Erin Meadors / Aris Voulgaris / Kevin Reardon

A medida que se acercaba la puesta de Sol el 2 de Julio de 2019, miles de personas a lo largo de una franja de tierra que se extendía a lo largo de Chile y Argentina miraron hacia el cielo, esperando que la sombra de la Luna los arrojara en una oscuridad momentánea. Sabían que se avecinaba un eclipse total de Sol y contaban los segundos.

Pero un pequeño grupo de científicos observaba ansiosamente por una razón diferente. Ya tenían una idea de cómo se vería el eclipse: días antes, usando datos de la NASA, predecían cómo la corona, la perlada atmósfera exterior del Sol, realmente aparecería desde el suelo. Estaban impacientes por ver si se mantenía su predicción.

Predecir cuándo y dónde se producirá un eclipse total es sencillo. Pero los eclipses también son una oportunidad para probar la capacidad de hacer predicciones mucho más complejas, de la estructura siempre cambiante de la corona, que envía gases supercalientes, llamados vientos solares, a todo el Sistema Solar. Este flujo de salida constante configura las condiciones dinámicas del espacio que llamamos clima espacial. Modelar la corona es una parte crucial de una mejor comprensión y, finalmente, predecir el clima espacial, que afecta a satélites, astronautas y tecnología cotidiana, como la radio y el GPS.

Al comparar su predicción de la forma de la corona en el eclipse con las fotografías desde el suelo, los investigadores pudieron evaluar y mejorar el rendimiento de sus modelos. Sus predicciones también permitieron a algunos científicos de eclipses enfocar los objetivos de sus experimentos por adelantado.

Predictive Science Inc. , una compañía privada de investigación en Física Computacional con sede en San Diego, California, y apoyada por la NASA, la Fundación Nacional de Ciencia y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, utilizó datos del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA , o SDO, en el Estado de Nuevo México. La Universidad y el Observatorio Nacional del Sol para desarrollar su predicción. Durante aproximadamente dos días, el grupo corrió principalmente el modelo en la supercomputadora Pleiades en la división de Supercomputación Avanzada de la NASA en el Centro de Investigación Ames de la agencia en Silicon Valley, California.

Su modelo utiliza las medidas del SDO de los campos magnéticos en la superficie del Sol para predecir cómo el campo magnético da forma a la corona con el tiempo. La versión de este año fue un refinamiento del complejo modelo numérico que el grupo usó para predecir el eclipse en agosto de 2017 .

La predicción de 2019 para los investigadores presenta una corona nebulosa, con dos serpentinas anchas y nebulosas opuestas entre sí, y penachos más pequeños que brotan de los polos magnéticos norte y sur. La falta de definición de la corona simulada es probablemente el resultado del estado actual del campo magnético del Sol, que es característicamente más débil durante su marcha actual hacia el mínimo solar, la relativa calma en su ciclo natural de 11 años, dijo el investigador de Predictive Science, Cooper Downs.

«Estoy encantado», dijo Downs después del eclipse. “El Sol cooperó, y las serpentinas estaban en el lugar correcto. Por supuesto, como científico, ya estoy viendo los detalles que nos equivocamos y en qué podemos mejorar. Pero es fantástico ver que habrá mediciones científicas de calidad que podemos comparar en detalle y tenemos mucho que aprender de esa comparación «.


Predictive Science Inc. refinó su modelo numérico para simular la apariencia de la corona durante el eclipse solar total del 2 de julio de 2019. 
Crédito Imagen: Predictive Science Inc .
Foto tomada el día del eclipse desde Chile.
Créditos:
Williams College/Solar Terrestrial Program, NSF Atmospheric and Geospace Sciences Division/Jay Pasachoff/David Sliski/Alan Sliski/Christian Lockwood/John Inoue/Erin Meadors/Aris Voulgaris/Kevin Reardon

Downs se sintió confiado después de que su equipo publicara su predicción de eclipse final el 25 de junio, una semana antes del eclipse: durante el mínimo solar, el Sol evoluciona lentamente, y el equipo tuvo el beneficio de observaciones sólidas en tiempo real sobre las cuales basar sus modelos.

Este año, el equipo se enfocó parcialmente en mejorar su modelado del campo magnético polar del Sol, que influye fuertemente en la forma de la corona durante el mínimo solar. Los científicos usan modelos para estimar el campo magnético en los polos del Sol, ya que actualmente no tienen mediciones allí.

La predicción resultante mostraba rasgos finos como los de un jet, saliendo desde los polos norte y sur del Sol como pelos tenues. El Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea, que se lanzará en 2020, tendrá una vista única de los polos, llenando un importante vacío en nuestra comprensión del Sol.  

Otra nave espacial ya se está desplazando a través de la corona, tratando de responder preguntas fundamentales sobre el Sol, como por qué la corona es extremamadamente caliente, mucho más caliente que la superficie solar de abajo, o qué es lo que impulsa al viento solar a velocidades supersónicas.

La Parker Solar Probe de la NASA completó su segundo acercamiento al Sol en Abril, y se está preparando para otro en Septiembre. Con el tiempo, la Parker Solar Probe se acercará más a nuestra estrella y recopilará datos valiosos que funcionaran de la mano con modelos solares. La ciencia predictiva también hace predicciones de lo que verá la nave espacial durante los sobrevuelos solares.

«Cada vez que la nave Parker hace un perihelio, obtenemos mediciones del campo magnético, el plasma y la velocidad del viento solar», dijo Downs. Las buenas observaciones mejoran los modelos y viceversa. «Los modelos serán una forma esencial de interpretar esos datos, y estos datos serán esenciales para restringir y refinar los modelos».


Fuente del artículo: NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Artículo original: «How Scientists Used NASA Data to Predict Appearance of July 2 Eclipse. Lina Tran. Editor: Rob Garner. Actualizado el 9 de Julio, 2019.

Material relacionado:

Dos excelentes artículos comentando el trabajo predictivo realizado por el mismo equipo de Predicitive Science Inc. en ocasión del Gran Eclipse de Norteamérica de 2017 son los siguientes:

Predicting the Sun’s Corona for the Great American Solar Eclipse. Katharine Pitta, NASA Ames Research Center / NASA Advanced Supercomputing Division. Aug. 27, 2018.

Corralling the Solar Corona. Stephanie Hamilton. Astrobites. Sep 7, 2018.

Un artículo que muestra la contribución de los pequeños telescopios de los aficiondos al estudio de la corona solar, que además contiene entre otros, una selección de recursos sobre la misma es:

Observando los grandes movimientos solares con ojos pequeños. Carlos Costa. Asociación de Aficionados a la Astronomía de Uruguay. Nov. 13, 2017.

Curiosidades:

Los eclipses solares totales son posibles en la Tierra, y ocurren cuando la Luna se alinea con la Tierra y el Sol durante una fase de Luna Nueva, y está lo suficientemente cerca como para que su sombra caiga sobre la Tierra. Esto ha sucedido aproximadamente 3 billones de veces en la historia de la Tierra, pero ¿por cuánto tiempo más sucederá? La respuesta la brinda el excelente artículo que presentamos a continuación:

Earth’s Final Total Solar Eclipse Will Happen In Less Than A Billion Years. Ethan Siegel. Start with a Bang. Forbes. Aug. 18, 2017.

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