El 8 de octubre de 2013, una explosión en la superficie del Sol envió una onda expansiva supersónica de viento solar hacia el espacio. Esta onda de choque pasó Mercurio y Venus, así como por la luna antes de fluir hacia la Tierra. La onda de choque fue un golpe enorme para el campo magnético de la Tierra, lo que desencadenó un impulso sonoro magnetizado alrededor del planeta.
Las naves gemelas Van Allen de la NASA, en órbita dentro de los cinturones de radiación en el interior del campo magnético de la Tierra, capturaron los efectos de la onda de choque solar justo antes y después de que lo azotara.
Ahora los científicos del Haystack Observatorio del MIT (Instituto de Tecnología de Massachussets) y la Universidad de Colorado han analizado los datos de las sondas, observando un efecto repentino y dramático en las secuelas de la onda de choque: El pulso magnetosonico resultante, que dura sólo 60 segundos, reverberó a través de los cinturones de radiación de la Tierra, acelerando ciertas partículas a ultra altas energías.
"Estas son partículas muy ligeras, pero son electrones asesinos ultrarrelativisticos, electrones que pueden ir directamente a través de un satélite", dice John Foster, director asociado del Observatorio Haystack del MIT. "Estas partículas se aceleran, y su número aumenta en un factor de 10, en sólo un minuto. Hemos sido capaces de ver todo este proceso teniendo lugar, y es emocionante: Vemos algo que, en términos del cinturón de radiación, es muy rápido ".
Los resultados representan la primera vez que los efectos de una onda de choque solar en los cinturones de radiación de la Tierra se han observado en detalle de principio a fin. Foster y sus colegas han publicado sus resultados en la revista Journal of Geophysical Research.
LA CAPTURA DE UNA ONDA DE CHOQUE EN EL ACTO
Desde agosto de 2012, las sondas Van Allen han estado orbitando dentro de los cinturones de radiación de Van Allen. La misión de los sondeos es ayudar a caracterizar el ambiente extremo dentro de los cinturones de radiación, así como el diseño de naves espaciales y satélites más resistentes.
Una pregunta que la misión busca responder es cómo los cinturones de radiación generan electrones ultrarrelativistas: partículas que giran alrededor de la Tierra a 1.000 kilómetros por segundo, dando vueltas al planeta en tan sólo cinco minutos. Estas partículas de alta velocidad pueden bombardear satélites y naves espaciales, causando un daño irreparable a la electrónica de a bordo.
Las dos sondas Van Allen mantienen la misma órbita alrededor de la Tierra, con una sonda detrás de la otra con una horade intervalo. El 8 de octubre de 2013, la primera sonda se encontraba en la posición adecuada, mirando hacia el sol, para observar los cinturones de radiación justo antes de que la onda expansiva golpease el campo magnético de la Tierra. La segunda sonda, que llegó a la misma posición una hora más tarde, grabó después de la onda de choque.
Foster y sus colegas analizaron los datos de las sondas, y presentarán la siguiente secuencia de eventos: A medida que la onda de choque solar hizo impacto, según Foster, dió "un mazazo" a la barrera de protección del campo magnético de la Tierra.
Pero en lugar de romper esta barrera, la onda de choque rebotó efectivamente, generando una ola en la dirección opuesta, en la forma de un pulso magnetosonico: una poderosa onda de sonido magnetizado que se propagó hacia el lado opuesto de la Tierra en cuestión de minutos .
En ese momento, los investigadores observaron que el pulso magnetosonico barrió ciertas partículas de baja energía. El campo eléctrico dentro del impulso aceleró estas partículas a energías de 3 y 4 millones de electrovoltios, creando 10 veces el número de electrones ultrarrelativistas que existían anteriormente.
Echando un vistazo más de cerca a los datos, los investigadores fueron capaces de identificar el mecanismo por el cual se aceleraron ciertas partículas en los cinturones de radiación.
"Este fue un relativamente pequeño choque. Sabemos que pueden ser mucho, mucho más grande", dice Foster. "Las interacciones entre la actividad solar y la magnetosfera de la Tierra pueden crear el cinturón de radiación de diversas maneras, algunas de las cuales pueden tardar meses, y otras días. El proceso de descarga tarda unos segundos o minutos. Esta podría ser la punta del iceberg en cómo entendemos la física del cinturón de radiación".
Barry Mauk, un científico del proyecto en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, considera que las conclusiones del grupo son "el análisis más completo de la aceleración inducida por ondas de choque en el entorno espacial de la Tierra jamás logrado."
