Descubierta Fuente de Energía del viento Solar

Utilizando datos de una nave espacial de la NASA, los investigadores han hallado indicios de una fuente de energía en el viento solar que ha llamado la atención de los investigadores en fusión nuclear. NASA será capaz de poner a prueba la teoría a finales de esta década cuando se envíe una nueva sonda hacia el sol para ver mejor. El descubrimiento fue realizado por un grupo de astrónomos que tratan de resolver un misterio de décadas de antigüedad: ¿Qué calienta y acelera el viento solar ?


El viento solar es un flujo caliente y rápido de gas magnetizado que fluye fuera de la atmósfera superior del sol. Está compuesto de hidrógeno y de iones de helio con una pizca de elementos más pesados. Los investigadores lo comparan con el vapor de una olla de agua hirviendo sobre una estufa.
"Pero", dice Adam Szabo de la NASA Goddard Space Flight Center, "el viento solar es algo que nunca hace el vapor en su cocina . Cuando el vapor se eleva desde un bote, se ralentiza y se enfría. Cuando el viento solar deja el sol, se acelera, triplicando  la velocidad a medida que pasa a través de la corona. Por otra parte, algo en el viento solar continúa añadiendo calor incluso cuando sopla en el frío del espacio. " Constatación de que "algo" ha sido un objetivo de los investigadores durante décadas. En los años 1970 y 80, las observaciones de las dos Alemanias / EE.UU con la nave espacial Helios sentaron las bases para las primeras teorías, las cuales suelen incluir alguna mezcla de inestabilidades del plasma, ondas magnetohidrodinámicas y calefacción turbulenta. Reducción de las posibilidades era todo un reto. La respuesta, resulta que ha estado escondida en un conjunto de datos a partir de una de las más antiguas naves espaciales activas de la NASA , una sonda solar llamado viento .

Lanzado en 1994, el "viento" es tan antiguo que utiliza cintas magnéticas similares a la antiguas cintas de 8 pistas -para grabar y reproducir los datos. Equipado con fuerte blindaje y dos sistemas redundantes para protegerla contra el fracaso, la nave fue construida para durar, al menos una investigación de la NASA llamada "Battlestar Gallactica" de la flota heliofísica. Wind ha sobrevivido casi dos ciclos completos solares e innumerables bengalas solares . "Después de todos estos años, viento nos sigue enviando datos excelentes ", dice Szabo, científico del proyecto de la misión ", y que todavía tiene un valor de combustible que queda en los tanques como para 60 años".
El uso de viento para desentrañar el misterio era, para Justin Kasper, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, un "pan comido". Él y su equipo han  procesado  19 años de datos de la nave de temperaturas del viento solar, el campo magnético y las lecturas de energía y ... "Creo que hemos encontrado", dice. "La fuente de la calefacción en el viento solar es de iones de ondas ciclotrón." Ion ondas ciclotrón de protones están hechos de ese círculo en forma de ritmos-onda- de todo el campo magnético del sol. De acuerdo con una teoría desarrollada por Phil Isenberg (Universidad de New Hampshire) y ampliado por Vitaly Galinsky y Valentín Shevchenko (UC San Diego), ion ciclotrón emanan ondas del sol, corriendo por el viento solar,  calientan el gas a millones de grados y acelerar su flujo a millones de millas por hora. Hallazgos de Kasper confirmar que ciclotrón de iones de ondas son de hecho activas, al menos en las proximidades de la Tierra, donde el viento solar opera.
Ion ondas ciclotrón puede hacer mucho más que generar calor y acelerar el viento solar, señala Kasper. "Ellos también representan algunas de las propiedades del viento es muy extrañas." El viento solar no es como el viento en la Tierra. Aquí en la Tierra, los vientos atmosféricos llevan nitrógeno, oxígeno, vapor de agua ; todos los movimientos con la misma velocidad y tienen la misma temperatura. El viento solar, sin embargo, es mucho más extraño. Los elementos químicos del viento solar, como el hidrógeno, el helio, y los iones más pesados, golpean a velocidades diferentes, tienen diferentes temperaturas;. Y, lo más extraño de todo, el cambio de temperaturas con dirección "Nos han preguntado por qué los elementos más pesados ​​en el viento solar se mueven más rápido y tienen temperaturas más altas que los elementos más ligeros ", dice Kasper. ". Esto es totalmente contrario a la intuición" La teoría ion ciclotrón lo explica: iones pesados ​​son bien recibidos con ondas ciclotrón de iones. En comparación con sus homólogos más ligeros, obtienen más energía y calor a medida que navegan.
El comportamiento de los iones pesados ​​en el viento solar es lo que intriga a los investigadores de fusión. Kasper explica: "Cuando nos fijamos en los reactores de fusión en la Tierra, uno de los grandes retos es la contaminación por iones pesados ​​que bombardean   las paredes metálicas de la cámara de fusión ,entran en el plasma, donde tiene lugar la fusión de calor e irradian iones pesados ​​Esto puede... enfriar el plasma tanto que se apaga la reacción de fusión ".
Ion ondas ciclotrón del tipo Kasper que ha encontrado en el viento solar podría proporcionar una manera de revertir este proceso. Teóricamente, podrían ser utilizados para calentar y / o eliminar los iones pesados, restaurando el equilibrio térmico a la fusión de plasma.
"He sido invitado a conferencias de fusión  a hablar de nuestro trabajo con el viento solar", dice. El siguiente paso, de acuerdo Kasper y Szabo, es averiguar si ión ondas ciclotrón funcionan de la misma manera que en el interior la atmósfera del Sol donde el viento solar comienza su viaje. Para averiguarlo, la NASA está planeando enviar una nave espacial al el sol mismo. Solar Probe Plus, programado para su lanzamiento en 2018, se hundirá hasta el momento  en que la atmósfera del Sol  aparece tanto como 23 veces más ancho que lo hace en el cielos de la Tierra. En su máximo acercamiento, a unos 7 millones de kilómetros de la superficie del Sol, la nave Solar Probe Plus deberá  soportar temperaturas superiores a 1400 grados. C y sobrevivir a estallidos de radiación a niveles no experimentados por cualquier nave espacial anterior. El objetivo de la misión es tomar muestras de plasma solar y el campo magnético en el origen mismo del viento solar. "Con la nave Solar Probe Plus vamos a estar en condiciones de realizar pruebas específicas de la teoría ciclotrón de iones con sensores mucho más avanzados que los de la nave espacialViento  ", dice Kasper. "Esto debería darnos una comprensión mucho más profunda de la fuente de energía del viento solar." La investigación descrita en este artículo fue publicado en la revista Physical Review Letters el 28 de febrero de 2013: " prueba sensible para Ion-Ciclotrón Calefacción resonancia en el viento solar " por Justin Kasperl.