Solar Orbiter: ¿Qué significa cada imagen del Sol?

«Hogueras» en el Sol

Ha sido el hallazgo más sorprendente de todos: el Sol presenta una suerte de « hogueras » o mini fulguraciones por toda su superficie. Las instantáneas, tomadas con el instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI) muestran la apariencia del Sol a una longitud de onda de 17 nanómetros, en la región ultravioleta extrema del espectro electromagnético. «Las imágenes a esta longitud de onda revelan la atmósfera superior del Sol, la corona, con una temperatura de alrededor de 1 millón de grados. EUI toma imágenes de disco completo (arriba a la izquierda) con el telescopio Full Sun Imager (FSI), así como imágenes de alta resolución con el telescopio HRIEUV», explican desde la Agencia Espacial Europea (ESA).

El 30 de mayo, el Orbitador Solar estaba aproximadamente a medio camino entre la Tierra y el Sol, lo que significa que estaba más cerca del Sol que ningún otro telescopio solar. Esto permitió a EUI ver características en la corona solar de solo 400 km de diámetro. A medida que la misión continúa, Solar Orbiter se acercará al Sol y esto aumentará el poder de resolución del instrumento en un factor de dos en la aproximación más cercana.

Sin embargo, estas instantáneas ya revelan una multitud de pequeñas mini erupciones de puntos brillantes y fibrillas oscuras y móviles (flechas). Una característica ubicua de la superficie solar, revelada por primera vez por estas imágenes, se han llamado «hogueras». Son erupciones diminutas y omnipresentes que podrían estar contribuyendo a las altas temperaturas de la corona solar y al origen del viento solar.

El color de esta imagen se ha agregado artificialmente porque la longitud de onda original detectada por el instrumento es invisible para el ojo humano.

El Sol en «ebullición»

Las imágenes superiores se han podido obtener gracias a PHI -desarrollado en su mayor parte por España y Alemania y coliderado por ambos países-. Este consta de un telescopio de disco entero (desarrollado en el INTA ) y el «inversor electrónico de la ecuación de transporte radiativo», primero de su especie en el mundo (desarrollado en el Instituto de Astrofísica de Andalucía ). Este último es un encargado de realizar a bordo de la nave, y en 20 minutos, el procesamiento in situ de las imágenes, una proeza que en Tierra llevaría la tarea de 50 ordenadores trabajando a pleno rendimiento una hora entera.

«Las imágenes de la fila de arriba corresponden al resultado de dicho inversor electrónico (las primeras jamás obtenidas desde el espacio y de forma autónoma) sobre observaciones hechas con el telescopio de alta resolución (HRT; PHI tiene dos telescopios) y las de la fila de debajo evidentemente son imágenes del disco solar completo realizadas con el telescopio desarrollado por nuestro consorcio español. A ellas no se les ha podido aplicar todavía la acción del inversor electrónico en esta fase pasada de puesta a punto del instrumento», explica Jose Carlos del Toro Iniesta , investigador del IAA-CSIC que colidera el instrumento SO/PHI.

Las columnas de la izquierda representan la intensidad del continuo, en las que brillo equivale aproximadamente a temperatura: lo más brillante es lo más caliente. «En la imagen del disco entero apenas se distinguen estructuras porque todavía estábamos lejos del Sol como para diferenciarlas como en las de alta resolución. Esa especie de burbujas que se observan, y que denominamos comúnmente granulación, no son sino eso: gigantescas burbujas de gas solar; el material caliente (más brillante, los gránulos) es menos denso y sube hasta que se enfría (se hace más oscuro) y baja por los intersticios intergranulares. Es pura convección como la que observamos en un cazo de agua hirviendo», continúa Del Toro.

Las imágenes centrales son magnetogramas , esto es, «mapas indicativos del campo magnético en la fotosfera solar». «En realidad, sus colores son representativos de la componente del campo a lo largo de la línea de visión: la parte del vector campo magnético que apunta hacia o se aleja de nosotros. El campo magnético solar, como el de un imán, tiene dos polaridades, Norte y Sur. La polaridad Norte o positiva está representada en colores verdes y la Sur o negativa en colores marrones», afirma el astrónomo.

Se puede comprobar cómo los magnetogramas añaden «unos ojos especiales» sin los cuales no seríamos capaces de conocer que hay actividad magnética: «en la imagen de disco entero del continuo no vemos estructuras y, sin embargo, el Sol aparece plagado de pequeñas motas que, a modo de sal y pimienta, nos indican que, a pesar de estar en una parte del ciclo (de 11 años) muy tranquila y sin manchas solares visibles, el Sol está repleto de pequeños campos magnéticos a muy pequeña escala».

Por último, las imágenes de la derecha lo son de la componente de la velocidad a lo largo de la línea de visión. «Nos dicen cuándo el gas solar se acerca hacia nosotros (en azul) y cuando se aleja o se dirige hacia el interior de la estrella (en rojo)». Comparando con la imagen de alta resolución, las pequeñas estructuras azules coinciden con los gránulos brillantes que veíamos en el continuo y las rojas con los intersticios intergranulares. «Por eso sabemos que lo que observamos se trata de convección: lo caliente asciende y lo frío desciende. Eso es el efecto Doppler , el mismo por el que ruido de una motocicleta que se nos acerca se hace más agudo y cuando se nos aleja se hace más grave. En el caso de la luz, el tono del sonido se cambia por el corrimiento hacia el azul o el rojo. La figura del disco entero indica efectivamente lo que estás pensando: medio Sol se nos acerca y medio se nos aleja. Es la rotación En una simple imagen comprobamos que el Sol rota sobre su eje (prácticamente perpendicular a nuestra línea de visión), al igual que lo hace la Tierra», concluye Del Toro.

La atmósfera externa del Sol

El coronógrafo Metis es un coronógrafo que bloquea la luz deslumbrante de la superficie solar, permitiendo que se vea la atmósfera externa más débil del Sol, la corona. Sus primeras imágenes de luz, tomadas el 15 de mayo de 2020, y que se muestran en la columna de la izquierda, son las primeras imágenes simultáneas de la corona tomadas tanto en luz visible (580-640 nm) como en luz ultravioleta (UV, 121,6 nm).

La imagen de luz visible (mostrada en verde) muestra claramente las dos brillantes serpentinas ecuatoriales y las regiones polares más débiles , que son características de la corona solar durante el periodo de actividad magnética mínima (en el que nos encontramos ahora mismo). La imagen ultravioleta (mostrada en rojo) registra la emisión de átomos de hidrógeno neutros en la corona. «Esta es la primera imagen UV de la corona solar extendida jamás obtenida», afirman desde la ESA.

El viento solar

Aunque pueda parecer la imagen menos impresionante de todas, se trata del primer vistazo de Solar Orbiter al aún incomprendido viento solar. El telescopio Heliospheric Imager (SoloHI) toma imágenes de este fenómeno, que consiste en una corriente constante de partículas cargadas, liberadas por el Sol.

Esta imagen es un mosaico de cuatro imágenes separadas de cuatro detectores, obtenidas durante la 'primera luz' del instrumento el 5 de junio de 2020 a 0,5 UA del Sol. SoloHI está mirando hacia el lado izquierdo de nuestra estrella, de 5 a 45 grados desde el centro del Sol, que a 0,5 UA corresponde a aproximadamente 10 a 85 veces el radio solar, o 0,04 UA a 0.39 UA.

El Sol está ubicado a la derecha del marco, y su luz está bloqueada por una serie de deflectores que rechazan la luz solar. El último deflector está en el campo de visión en el lado derecho y está iluminado por reflejos del conjunto solar.

«Si bien aún queda mucho trabajo por hacer para maximizar el rendimiento científico que podemos obtener de los datos, la alta calidad de esta primera imagen en cada mosaico muestra que el instrumento estaba bien construido y proporcionará imágenes que conducirán a una emocionante nueva ciencia de la heliosfera», afirma Philip Hess , coinvestigador SoloHI.

La elipse parcial visible a la derecha es la luz zodiacal, creada por la luz solar que se refleja en las partículas de polvo que orbitan alrededor del Sol. Esta es una señal muy «familiar», ya que nos llega a la Tierra (e incluso va más allá de nuestro planeta). La señal del flujo de viento solar es débil en comparación con la señal de luz zodiacal mucho más brillante, pero el equipo de SoloHI ha desarrollado técnicas para revelarla. El planeta Mercurio también es visible como un pequeño punto brillante cerca del borde inferior de la baldosa superior izquierda