Una eyección de masa coronal (CME) que se comportó mal y que expulsó una nube oculta de partículas cargadas dirigidas a la Tierra ha sido rastreada por un récord de 17 naves espaciales repartidas por todo el sistema solar, lo que revela que la CME está sorprendentemente desequilibrada.
Las CME son “eructos” del sol: enormes nubes de plasma magnetizado eructadas desde la cálida atmósfera exterior del sol, la corona, por la energía resultante de una erupción solar. La nube CME magnetizada luego se expande hacia el sistema solar, y las partículas cargadas que contiene la nube son un importante peligro de radiación para los astronautas, las naves espaciales e incluso los pasajeros de los aviones, pero también tienen un lado hermoso, ya que pueden desencadenar las hermosas luces de la aurora cuando interceptan la Tierra.
Las CME ocurren con regularidad, pero una que surgió del sol a las 00:48 UT (7:48 pm ET) el 15 de diciembre de 2024 resultó ser bastante especial.
“Utilizamos observaciones de 17 naves espaciales para rastrear y caracterizar esta CME”, dijo a Space.com Adrienn Luspay-Kuti del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, quien dirigió la investigación que reunió todas las observaciones. “Este fue un número récord de naves espaciales para rastrear y caracterizar una sola CME, y nos brindó una vista excepcionalmente detallada de cómo evolucionó la CME”.
El récord anterior había sido de 10 naves espaciales, pero en su mayoría habían estado en una línea aproximada desde el Sol hasta la Tierra y más allá, lo que significa que sus mediciones eran algo unidimensionales. Esta vez, para la CME de diciembre de 2024, las naves espaciales se extendieron a lo largo y ancho, no solo a diferentes distancias del sol, sino también sustancialmente a lo largo de la línea Tierra-sol.
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Revelaron que la CME tenía dos lóbulos asimétricos, uno que se movía más rápido que el otro. Uno de esos lóbulos, que se dirigía hacia la Tierra y Marte, no habría pasado desapercibido, oscurecido por el lóbulo más grande pero más lento que salió del Sol en tangente, si no fuera por la amplia extensión de la nave espacial.
“Nuestras observaciones mostraron un lóbulo rápido que se propaga a través del sector Tierra-Marte y un lóbulo mucho más lento más al oeste, hacia STEREO-A”, dijo Luspay-Kuti. STEREO-A es la mitad del sistema de monitoreo del clima espacial de dos naves espaciales de la NASA conocido como Observatorio de Relaciones Solares Terrestres.
El inicio de la CME fue visto por el Observador Solar y Heliosférico (SOHO) conjunto de la NASA y la ESA, que ha estado monitoreando constantemente el Sol durante más de 30 años. Sin embargo, sólo vio el lóbulo más lento que hizo erupción en ángulo con la Tierra; El lóbulo más rápido que se dirige a nuestro planeta no se vio, oscurecido por el lóbulo más grande y más lento.
La CME se detectó a continuación a una distancia del sol de 0,35 unidades astronómicas (AU; 1 AU es la distancia de la Tierra al sol) el 16 de diciembre moviéndose a través del espacio cerca de Mercurio y la misión BepiColombo de la Agencia Espacial Europea (que finalmente llega a la órbita alrededor del planeta más interno en noviembre de 2026).
La siguiente detección, el 17 de diciembre, fue del componente “oculto” que llegaba a la Tierra, donde una multitud de naves espaciales lo recogieron. La CME no fue lo suficientemente fuerte como para producir auroras significativas. Curiosamente, la misión Solar Orbiter de Europa, en una órbita alargada alrededor del Sol y en ese momento a 0,94 AU del Sol y a sólo 10 grados de la línea Tierra-Sol, no detectó la CME. Esta no detección fue realmente vital ya que ayudó a limitar la forma de la CME.
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Luego, el 18 de diciembre, el lóbulo de movimiento más lento alcanzó la nave espacial STEREO-A de la NASA, que orbita el Sol a la misma distancia que la Tierra (1 UA), pero sustancialmente por delante de la Tierra en su órbita. El lóbulo que cruzaba la Tierra tenía una velocidad promedio de 522 millas (840 kilómetros) por segundo, pero el otro lóbulo arrastraba sus pies, moviéndose a un promedio de 332 millas (534 km) por segundo desde el sol y pasando BepiColombo y STEREO-A. De hecho, cuando llegó a STEREO-A, había disminuido su velocidad a aproximadamente 248,5 millas (400 km) por segundo. Ambos lóbulos desaceleraron como resultado de la fricción con el viento solar regular que la CME estaba superando, y el rango de velocidades medido en la CME dijo a los investigadores que la erupción solar no viajaba como un frente único y unificado.
Más allá de la Tierra La misión Europa Clipper de la NASA, en la que Luspay-Kuti es el investigador principal del experimento Instrumento de plasma para sondeo magnético (PIMS) de la nave espacial, detectó el lóbulo que se mueve más rápido a 1,19 AU mientras la nave espacial navegaba hacia Marte en busca de asistencia gravitacional para ayudarla en su viaje a Júpiter. En el planeta rojo, la ahora extinta misión MAVEN también detectó la CME del 19 al 20 de diciembre.
Tener no sólo tantas naves espaciales que sigan el progreso de una CME, sino también suficientes naves espaciales fuera de la línea Tierra-sol para medir la forma de la CME, al menos en dos dimensiones, es un importante paso adelante en la comprensión y previsión de la propagación de las CME.
“Esto es importante para la futura exploración humana porque una CME perdida puede significar perder un valioso tiempo de advertencia”, dijo Luspay-Kuti. “Las CME rápidas pueden generar choques que aceleran partículas de alta energía, lo que puede representar un peligro de radiación para los astronautas fuera del campo magnético protector de la Tierra. Esta es la razón por la cual las observaciones desde múltiples puntos de vista, incluidas las naves espaciales alejadas de la línea Sol-Tierra y las misiones planetarias que operan durante su fase de crucero, serán cada vez más importantes para el pronóstico del clima espacial a medida que la exploración humana se aleje de la Tierra”.
La estructura asimétrica de doble lóbulo de esta CME en particular fue sin duda una sorpresa. La causa de la asimetría aún no está clara en la actualidad, aunque Luspay-Kuti dijo a Space.com que los investigadores están investigando. La pregunta principal es: ¿con qué frecuencia son CME asimétricas?
“En el contexto de observaciones anteriores, este evento se encuentra en el extremo más extremo de la variabilidad CME observada”, dijo Luspay-Kuti. “¿Son bastante comunes las CME altamente asimétricas pero no las reconocemos porque no tenemos suficiente cobertura de observación, o son realmente raras?”
Las 17 naves espaciales que detectaron o tomaron imágenes de la CME en algunas o todas sus diversas etapas (el arco de choque y la envoltura turbulenta delante de la nube magnética, la propia CME y la estela turbulenta dejada por el viento solar después de su paso) fueron las siguientes: SOHO (imagen inicial), BepiColombo, el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, STEREO-A, las cuatro naves espaciales de la misión Magnetosférica Multiescala (MMS), las dos naves espaciales de la La misión ARTEMIS (Acceleration, Reconnection, Turbulence, and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the sun), las misiones Wind, ACE (Advanced Composition Explorer), GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) y DSCOVR (Deep Space Climate Observatory) de la NASA, Europa Clipper, MAVEN y Solar Orbiter, esta última realizó mediciones pero no detectó la CME.
En el futuro, a estas misiones se unirá la misión Vigil de la Agencia Espacial Europea, que observará el clima espacial cuando se lance en 2031 para el punto de Lagrange L5 Sol-Tierra, 60 grados detrás de la Tierra en su órbita y, por lo tanto, proporcionará un monitoreo adicional fuera del eje.
Los hallazgos fueron publicados el 19 de agosto en la revista Science Advances.