octubre 7, 2022

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Los astrónomos han descubierto por qué el sistema solar puede tener la forma de un croissant

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El Sistema Solar existe en una burbuja.

El viento y la radiación del Sol fluyen hacia afuera, empujando hacia el espacio interestelar. Esto crea un límite de influencia solar, dentro del cual los objetos del Sistema Solar están protegidos de la poderosa radiación cósmica.

Se llama heliosfera, y comprender cómo funciona es una parte importante para comprender nuestro Sistema Solar, y quizás incluso cómo nosotros, y toda la vida en la Tierra, podemos estar aquí.

«¿Cómo es esto relevante para la sociedad? La burbuja que nos rodea, producida por el Sol, ofrece protección contra los rayos cósmicos galácticos, y su forma puede afectar la forma en que estos rayos ingresan a la heliosfera». dice el astrofísico James Drake de la Universidad de Maryland.

«Hay muchas teorías, pero, por supuesto, la forma en que los rayos cósmicos galácticos pueden entrar podría verse afectada por la estructura de la heliosfera. ¿Tiene arrugas y pliegues y ese tipo de cosas?»

Dado que estamos dentro de la heliosfera y sus límites no son realmente visibles, descubrir su forma no es exactamente fácil. Pero no es imposible. Las dos sondas Voyager y New Horizons son tres naves espaciales que viajaron hasta los extremos del Sistema Solar; de hecho, las sondas Voyager incluso cruzaron el límite de la heliosfera y actualmente se abren paso a través del espacio interestelar.

Con datos de estas sondas, los científicos determinaron el año pasado que la heliosfera podría tener la forma de un extraño croissant cósmico. Ahora han descubierto cómo: las partículas de hidrógeno neutro que fluyen desde el espacio interestelar hacia el Sistema Solar probablemente juegan un papel crucial en esculpir la forma de la heliosfera.

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El equipo comenzó a investigar los chorros heliosféricos. Estos son chorros gemelos de material que emanan de los polos del sol, formados por la interacción del campo magnético solar con el campo magnético interestelar. Sin embargo, en lugar de disparar directamente, se curvan, empujados por el flujo interestelar, como las puntas de un croissant. Estas son las colas del Sistema Solar.

Una reconstrucción de la heliosfera que muestra los chorros. (M. Opher / AAS)

Son similares a otros chorros astrofísicos observados en el espacio y, como estos otros chorros, los chorros del Sol son inestables. Y la heliosfera, formada por el sol, también parece inestable. Los investigadores querían saber por qué.

«Vemos estos chorros que sobresalen como columnas irregulares y [astrophysicists] Me he estado preguntando por qué estas formas tienen inestabilidades durante años » explica el astrofísico Merav Opher de la Universidad de Boston (BU), quien dirigió la investigación.

El equipo realizó modelos por computadora, enfocándose en átomos de hidrógeno neutros, aquellos que no tienen carga. Conocemos estos flujos a través del Universo, pero no sabemos qué efecto podrían tener en la heliosfera. Cuando los investigadores eliminaron los átomos neutros de su modelo, los chorros solares de repente se estabilizaron. Luego los volvieron a poner.

«Cuando los vuelvo a colocar, las cosas comienzan a doblarse, el eje central comienza a tambalearse, y eso significa que algo dentro de los chorros heliosféricos se está volviendo muy inestable». opher dice.

Según el análisis del equipo, esto se debe a la interacción del hidrógeno neutro con la materia ionizada en la heliosfera, la región exterior de la heliosfera. Esto genera una Inestabilidad de Rayleigh-Taylor, o una inestabilidad que ocurre en la interfaz entre dos fluidos de diferentes densidades cuando el fluido más ligero empuja hacia el más pesado. Esto, a su vez, produce turbulencias a gran escala en las colas de la heliosfera.

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Es una explicación clara y elegante de la forma de la heliosfera, y una que puede tener implicaciones para nuestra comprensión de cómo los rayos cósmicos galácticos ingresan al Sistema Solar. Esto, a su vez, podría ayudarnos a comprender mejor el entorno de radiación del sistema solar fuera del campo magnético protector de la Tierra y la atmósfera.

“El Universo no está tranquilo. Nuestro modelo de BU no intenta cortar el caos, lo que me permitió identificar la causa [of the heliosphere’s instability]… Las partículas de hidrógeno neutro «, opher dice.

«Este descubrimiento es un gran paso adelante, realmente nos empujó en la dirección de averiguar por qué nuestro modelo obtiene su distintiva heliosfera en forma de croissant y por qué otros modelos no».

La investigación fue publicada en El diario astrofísico.

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