Misteriosas emisiones de radio similares a las auroras descubiertas sobre una mancha solar

Científicos descubren emisiones prolongadas de radio sobre una mancha solar, similares a las previamente observadas en las regiones polares de planetas y ciertas estrellas, lo que podría redefinir nuestra comprensión de las intensas ráfagas de radio estelar. Crédito: Sijie Yu

Investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey han documentado emisiones de radio extraordinarias y duraderas procedentes de una mancha solar, ofreciendo nuevos conocimientos sobre los fenómenos magnéticos solares y estelares.

En un estudio publicado en Nature Astronomy, astrónomos del Centro de Investigación Solar-Terrestre del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (NJIT-CSTR) han detallado observaciones de radio de una exhibición aurora extraordinaria, que ocurre a 40.000 km por encima de una zona relativamente oscura y fría del Sol, conocida como mancha solar.

Los investigadores afirman que la novedosa emisión de radio comparte características con las emisiones de radio aurorales comúnmente observadas en magnetosferas planetarias, como las de la Tierra, Júpiter y Saturno, así como en ciertas estrellas de baja masa.

El descubrimiento ofrece nuevos conocimientos sobre el origen de estas intensas ráfagas de radio solares y potencialmente abre nuevas posibilidades para comprender fenómenos similares en estrellas distantes con grandes manchas estelares, según el autor principal del estudio y científico de NJIT-CSTR, Sijie Yu.

“Hemos detectado un tipo peculiar de ráfagas de radio polarizadas y duraderas que emanan de una mancha solar, persistiendo durante más de una semana”, dijo Yu. “Esto es muy diferente de las típicas ráfagas de radio solar transitorias que generalmente duran minutos u horas. Es un descubrimiento emocionante que tiene el potencial de alterar nuestra comprensión de los procesos magnéticos estelares”.

Famosos espectáculos de luces aurorales que son visibles en el cielo de las regiones polares de la Tierra, como la aurora boreal o la aurora austral, ocurren cuando las actividades solares perturban la magnetosfera terrestre, lo que facilita la precipitación de partículas cargadas en la región polar de la Tierra donde el campo magnético converge e interactúa con átomos de oxígeno y nitrógeno en la alta atmósfera. Al acelerar hacia los polos norte y sur, estos electrones pueden generar intensas emisiones de radio en frecuencias alrededor de unos pocos cientos de kHz.

El equipo de Yu afirma que las nuevas emisiones de radio solares observadas, detectadas sobre una extensa región de manchas solares formadas temporalmente donde los campos magnéticos en la superficie del Sol son particularmente fuertes, difieren de las tormentas solares de ruido de radio previamente conocidas, tanto en el espectro como en el tiempo.

“Nuestro análisis espacial, temporal y espacialmente resuelto sugiere que se deben a la emisión de maser de ciclotrón de electrones (ECM), que implica electrones energéticos atrapados dentro de geometrías de campo magnético convergentes”, explicó Yu. “Las áreas más frías e intensamente magnéticas de las manchas solares proporcionan un entorno favorable para que ocurra la emisión del ECM, estableciendo paralelismos con los casquetes polares magnéticos de planetas y otras estrellas y proporcionando potencialmente un análogo solar local para estudiar estos fenómenos”.

“Sin embargo, a diferencia de las auroras terrestres, estas emisiones aurorales de manchas solares ocurren a frecuencias que van desde cientos de miles de kHz hasta aproximadamente 1 millón de kHz, como resultado directo del campo magnético de las manchas solares que es miles de veces más fuerte que el de la Tierra”.

“Nuestras observaciones revelan que estas ráfagas de radio no están necesariamente vinculadas a la ocurrencia de llamaradas solares”, agregó Rohit Sharma, científico de la Universidad de Ciencias Aplicadas del Noroeste de Suiza (FHNW) y coautor del estudio. “En cambio, la actividad esporádica de llamaradas en regiones activas cercanas parece bombear electrones energéticos en bucles de campo magnético a gran escala anclados en la mancha solar, que luego alimentan la emisión de radio ECM por encima de la región”.

Se cree que la "aurora de radio de mancha solar" exhibe una modulación rotacional sincronizada con la rotación solar, produciendo lo que Yu describe como un "efecto de faro cósmico".

“A medida que la mancha solar atraviesa el disco solar, crea un haz rotativo de luz de radio, similar a la aurora de radio modulada que observamos en estrellas en rotación”, señaló Yu. “Dado que esta aurora de radio de mancha solar representa la primera detección de este tipo, nuestro próximo paso implica un análisis retrospectivo. Intentamos determinar si algunas de las ráfagas solares grabadas anteriormente podrían ser instancias de esta recién identificada emisión”.

Las emisiones de radio solares, aunque más débiles, se asemejan a las emisiones aurorales estelares observadas en el pasado y podrían sugerir que las manchas estelares en estrellas más frías, al igual que las manchas solares, podrían ser las fuentes de ciertas ráfagas de radio observadas en diversos entornos estelares.

“Esta observación es una de las evidencias más claras de emisiones de ECM de radio que hemos visto desde el Sol. Las características se asemejan a algunas de las observadas en nuestros planetas y otras estrellas distantes, lo que nos lleva a considerar la posibilidad de que este modelo pueda ser potencialmente aplicable a otras estrellas con manchas estelares”, dijo Bin Chen, profesor asociado de física de NJIT-CSTR y coautor.

The team says the latest insight, linking the behavior of our Sun and the magnetic activities of other stars, could have implications for astrophysicists to rethink their current models of stellar magnetic activity.

“We’re beginning to piece together the puzzle of how energetic particles and magnetic fields interact in a system with the presence of long-lasting starspots, not just on our own Sun but also on stars far beyond our solar system,” said NJIT solar researcher Surajit Mondal.

“By understanding these signals from our own Sun, we can better interpret the powerful emissions from the most common star type in the universe, M-dwarfs, which may reveal fundamental connections in astrophysical phenomena,” added Dale Gary, NJIT-CSTR distinguished professor of physics.