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Astrónomos han descubierto por qué el sistema solar podría tener forma de croissant

La próxima vez que vayas a tomar un café acompañado de una rica medialuna, no podrás evitar pensar que esa es la forma nuestro sistema solar.

La posible forma de croissant del sistema solar. Crédito: M. Opher.

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 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 cómo esos rayos ingresan a la heliosfera», explica 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 puede verse afectada por la estructura de la heliosfera».

Dado que estamos dentro de la heliosfera y su límite no es realmente visible, descubrir su forma no es exactamente fácil. Pero no es imposible. Las dos sondas Voyager y New Horizons son tres naves espaciales que han viajado a los confines de nuestro hogar cósmico; de hecho, las sondas Voyager incluso han atravesado el límite de la heliosfera y actualmente se están abriendo camino a través del espacio interestelar.

Las sondas Voyager ya se encuentran en el 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 ingresan al sistema solar desde el espacio interestelar probablemente juegan un papel crucial en esculpir la forma de la heliosfera.

El equipo se propuso 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.

Estos son similares a otros chorros astrofísicos observados en el espacio y, al igual que esos 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 proyectándose como columnas irregulares, y los astrofísicos se han estado preguntando durante años por qué estas formas presentan inestabilidades», apunta el astrofísico Merav Opher de la Universidad de Boston (BU), quien dirigió la investigación.

Una reconstrucción de la heliosfera que muestra chorros. Crédito: M. Opher / AAS.

El equipo realizó un modelo computacional, centrándose en los átomos de hidrógeno neutros, los que no llevan carga. Sabemos que estos fluyen a través del Universo, pero no sabemos qué efecto podrían tener en la heliosfera. Cuando los investigadores sacaron los átomos neutrales de su modelo, de repente los chorros solares se estabilizaron. Luego los volvieron a poner.

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

Según el análisis del equipo, esto ocurre debido a la interacción del hidrógeno neutro con la materia ionizada en la heliovaina, 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 al más pesado. A su vez, esto produce turbulencias a gran escala en las colas de la heliosfera.

Es una explicación clara y elegante de la forma de la heliosfera, y una que podría tener implicaciones para nuestra comprensión de la forma en que los rayos cósmicos galácticos ingresan. A su vez, esto 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 BU no intenta eliminar el caos, lo que me ha permitido identificar la causa [de la inestabilidad de la heliosfera]… Las partículas de hidrógeno neutro», resuelve Opher. «Este hallazgo es un avance realmente importante, nos ha encaminado hacia el descubrimiento de por qué nuestro modelo obtiene su distintiva heliosfera en forma de croissant y por qué otros modelos no».

La investigación ha sido publicada en The Astrophysical Journal.

Fuente: BU/SciAl. Edición: MP.

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