¿Qué es la heliosfera? Una nueva misión podría desentrañar los misterios de este complejo entorno cósmico
Por Ashley Strickland, CNN
Alrededor de nuestro sistema solar existe un escudo cósmico natural y enigmático llamado heliosfera, y una nueva misión se ha lanzado para ayudar a los astrónomos a comprenderla mejor.
Creada por el viento solar, un flujo constante de partículas cargadas que emanan del Sol, la heliosfera actúa como una enorme burbuja que protege a los planetas de nuestro sistema solar de la radiación cósmica que impregna la Vía Láctea, nuestra galaxia.
Además del campo magnético protector de la Tierra, la heliosfera desempeña un papel fundamental en por qué la vida es posible en nuestro planeta, y cómo tal vez alguna vez existió en otros como Marte.
Más de media decena de misiones han contribuido a la comprensión de la heliosfera por parte de los astrónomos, y dos sondas espaciales, las Voyager, han recopilado datos clave tras salir de la heliosfera para explorar el espacio interestelar.
Pero la nueva misión IMAP, o Sonda de Mapeo y Aceleración Interestelar, está diseñada para investigar cómo el Sol forma su viento solar y cómo ese viento solar interactúa con el espacio interestelar en el límite de la heliosfera, que comienza a una distancia tres veces mayor que la que hay entre la Tierra y Plutón, según la NASA
Los 10 instrumentos de la nave espacial también completarán los vacíos en el mapa existente de la heliosfera, elaborado a partir de datos recopilados por misiones anteriores, y ayudarán a explicar mejor cómo la heliosfera protege en gran medida a nuestro sistema solar de los dañinos rayos cósmicos, las partículas más energéticas del universo.
Junto con otras dos misiones de meteorología espacial que despegaron a bordo del mismo cohete este miércoles, IMAP ayudará a los científicos a predecir mejor cuándo las tormentas solares desatadas por el Sol podrían afectar a nuestro planeta. Cuando se dirigen a la Tierra, la intensa radiación de estas tormentas, también conocida como clima espacial, puede representar riesgos para los astronautas en la Estación Espacial Internacional, así como interferir con las comunicaciones, la red eléctrica, la navegación y las operaciones de radio y satélite.
“Este próximo grupo de misiones es el máximo viaje compartido cósmico”, dijo el Dr. Joe Westlake, director de la División de Heliofísica de la NASA, durante una conferencia de prensa el domingo. “Proporcionarán una visión sin precedentes sobre el clima espacial. Cada ser humano en la Tierra, así como casi todos los sistemas involucrados en la exploración espacial y las necesidades humanas, se ven afectados por el clima espacial”.
Según la NASA, la heliosfera fue teorizada por varios científicos que investigaban el concepto de rayos cósmicos y el viento solar a finales de la década de 1950. Creían que el Sol proporcionaba una red de campos magnéticos y viento solar que creaba un límite alrededor de la Tierra y el resto del sistema solar.
Mariner 2, la primera misión exitosa a otro planeta que realizó un sobrevuelo de Venus en 1962, también fue la primera en medir el viento solar, demostrando su existencia. Las mediciones directas realizadas por las misiones Pioneer 10 y 11 en la década de 1970, así como las sondas Voyager, proporcionaron más pruebas de la heliosfera.
Los científicos están ansiosos por saber cómo son los límites de la heliosfera, algo de lo que las sondas Voyager han ofrecido atisbos tentadores en el pasado. Son las únicas dos naves espaciales que han cruzado la heliosfera.
Voyager 1 alcanzó el límite de la heliosfera en 2012, mientras que la más lenta Voyager 2 cruzó ese límite en 2018, proporcionando imágenes en dos ubicaciones específicas. La información recopilada por estas sondas está ayudando a los científicos a aprender sobre la forma de cometa de la heliosfera.
El satélite IBEX, o Explorador de la Frontera Interestelar, ha estado mapeando la heliosfera desde su lanzamiento en 2008. Pero IMAP puede explorar y mapear los límites de la heliosfera como nunca antes, ya que cuenta con instrumentos de imágenes más rápidas y capaces de una resolución 30 veces mayor.
Una vez que alcance una órbita a unos 1,6 millones de kilómetros de la Tierra en aproximadamente tres meses, IMAP también capturará observaciones del viento solar en tiempo real y medirá partículas que viajan desde el Sol, estudiará el límite de la heliosfera entre 9.700 y 14.500 millones de kilómetros de distancia, e incluso recopilará datos del espacio interestelar.
Principalmente, IMAP medirá átomos neutros energéticos, llamados ENA, o partículas sin carga que se forman cuando un ion cargado y energético choca con un átomo neutro de movimiento lento. El proceso que forma estas partículas, que se encuentran dondequiera que haya plasma, o gas cargado, en el espacio, también ocurre en toda la heliosfera y a lo largo de su límite. IMAP dependerá del seguimiento de estas partículas para crear un mapa más completo de la heliosfera, según la NASA.
Las partículas viajan en línea recta, sin verse afectadas por los campos magnéticos porque no tienen carga, por lo que IMAP puede recoger ENA cerca de la Tierra y rastrearlas hasta su origen, como los límites invisibles de la heliosfera, según la NASA.
“IMAP va a crear imágenes increíblemente detalladas que evolucionarán con el tiempo de esa región de interacción”, dijo el Dr. David McComas, investigador principal de IMAP y astrofísico de la Universidad de Princeton. “Podrá entender qué es el escudo, cómo funciona y cómo se ve”.
McComas agregó que nuestro sistema solar no es el único que tiene algo como una heliosfera, y que se han detectado astrosferas brillantes alrededor de otras estrellas.
IMAP se lanzó junto con el Observatorio Geocorona Carruthers de la NASA y el SWFO-L1 (Space Weather Follow On-Lagrange 1) de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), a bordo de un cohete SpaceX Falcon 9 desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida este miércoles a las 7:30 a.m. hora de Miami. La NASA transmitió el lanzamiento en vivo por YouTube.
El Observatorio Geocorona Carruthers es un pequeño satélite dedicado a observar la exosfera, la capa atmosférica más externa de la Tierra. La misión Carruthers capturará imágenes del tenue resplandor ultravioleta de la región, llamado geocorona, para ayudar a responder preguntas sobre la forma, el tamaño y la densidad de la exosfera.
La misión lleva el nombre del Dr. George Carruthers, quien desarrolló una cámara ultravioleta como el primer observatorio lunar, instalada durante la misión Apolo 16. La cámara, que aún permanece en la región de las tierras altas Descartes en la Luna, fotografió la Tierra en luz ultravioleta y capturó la primera imagen de la exosfera en 1972.
La misión Carruthers medirá los cambios y los efectos del clima espacial una vez que llegue a la Tierra, ya que la exosfera marca un límite de transición entre la Tierra y el espacio.
Mientras tanto, la misión SWFO-L1 está diseñada para actuar como un detector de tormentas solares, proporcionando alertas tempranas para proteger a los astronautas en órbita baja y a los satélites que brindan comunicaciones críticas en la Tierra. Es una herramienta que será aún más necesaria a medida que los astronautas se aventuren más lejos en el espacio profundo.
“Creo que estamos mejorando… pero un pronóstico realmente sólido, creo, es algo por lo que aún estamos trabajando”, dijo Mark Clampin, administrador asociado adjunto interino de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, en una conferencia de prensa sobre la próxima misión Artemis II alrededor de la Luna. “Y obviamente las misiones que estamos lanzando ahora nos darán una visión mucho mejor no solo de una parte del problema, sino de todo el problema, desde lo que ocurre en el sol hasta cómo eso se propaga, y si se convierte en un problema real o no”.
El telescopio coronógrafo compacto del satélite monitoreará la actividad solar y medirá el viento solar, proporcionando un flujo constante de datos al Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA. Las imágenes de tormentas solares tomadas por el satélite pueden enviarse al centro en 30 minutos, mientras que otras misiones actuales, como el Observatorio Solar y Heliosférico de la NASA y la Agencia Espacial Europea, lanzado en 1995, pueden tardar hasta ocho horas.
“Los datos esenciales de SWFO-L1 son nuestro salvavidas para mantener las luces encendidas, los aviones volando y los satélites seguros, asegurando que Estados Unidos esté preparado para lo que el sol nos envíe”, dijo Clinton Wallace, director del Centro de Predicción del Clima Espacial de la NOAA.
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