Solar Orbiter y las primeras imágenes de la superficie solar

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Solar Orbiter images
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ESA
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La misión Solar Orbiter dirigida por la Agencia Espacial Europea (ESA) fue lanzada al espacio exitosamente el pasado 10 de febrero, con el objetivo de responder a las preguntas más fundamentales sobre nuestro sistema solar. Desde entonces, ya ha realizado el primer acercamiento al Sol, revelando algunas sorpresas sobre su superficie.

 

Los objetivos

Dirigida por la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con la Agencia Espacial Norteamericana (NASA), la misión pretende dar respuestas a algunas de las preguntas más fundamentales sobre nuestro Sistema Solar. Desde su concepción, Solar Orbiter se diseñó para poder acercarse al Sol, orbitar por encima de los polos y captar imágenes, lo que su predecesora Ulysses -que aportó el primer mapa del heliosfera orbitando los polos en 1990- no pudo conseguir al no estar dotada de cámaras.

Entre los objetivos científicos de la misión, que se alargará durante los próximos 7 años, se encuentra medir detalladamente algunas características del astro como su campo magnético y los niveles de radiación de la heliosfera interna, o estudiar su disco y el viento solar. Los investigadores también esperan obtener datos concretos sobre la estrella, que ayuden a entender y prever la formación de tormentas solares y otros fenómenos que afectan directamente a nuestro planeta.

 

Los instrumentos

Solar Orbiter es un satélite científico de 1.800 kg de peso que alcanza los 18 metros de longitud con los paneles solares desplegados. Está previsto que se acerque al Sol hasta situarse a una distancia récord de tan sólo 42 millones de kilómetros. Para que sus instrumentos y telescopios puedan soportar la radiación y las altas temperaturas - de hasta 500ºC cuando llegue al punto máximo de acercamiento-, la sonda está protegida con un escudo térmico negro de 40 cm de espesor, hecho de titanio recubierto de fosfato.

​​​​​La misión está dotada tanto con instrumentos equipados con cámaras para tomar imágenes desde la distancia como con sensores de plasma para tomar medidas "in situ". En total, el satélite cuenta con 10 instrumentos y 27 sensores distintos. Uno de los instrumentos es SO/PHI, - acrónimo de las siglas en inglés para Solar Polarimetric and Helioseismic Imager-, donde participan los investigadores del ICCUB José M. Gómez-Cama, Manuel Carmona, José Bosch, Albert Casas y David Roma, así como Atilà Herms. SO/PHI es el encargado de medir el campo magnético en la superficie del Sol y hacer un sondeo de su interior, a diferentes longitudes de onda y con diversas polarizaciones de la luz, tal y como nos contaban los tres ingenieros en la jornada organizada el pasado mes de febrero. El equipo de José María Gómez ha participado en el desarrollo de SO/PHI, creando el Sistema de Estabilización de Imagen y todo el software asociado. También realizaron la integración de las piezas y la puesta en marcha. El estabilizador permite corregir el movimiento relativo entre la plataforma y el Sol, y asegurar que se puedan conseguir los magnetogramas con la calidad deseada.

Solar Orbiter instruments (C) ESA
Los instrumentos de Solar Orbiter. Rodeados en rojo, los instrumentos in situ; rodeados en amarillo, los instrumentos de teledetección. © ESA

 

El lanzamiento

Después de sufrir varios retrasos y recortes presupuestarios en los últimos años, el lanzamiento de la sonda Solar Orbiter se produjo finalmente el pasado 10 de febrero de 2020. Gracias al cohete US Atlas V 411, la nave despegó desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Cabo Cañaveral, Florida, en Estados Unidos.

El investigador José María Gómez-Cama, miembro de la ICCUB y del departamento de Ingeniería Electrónica y Biomédica de la UB, fue uno de los asistentes de la ESA al lanzamiento en Cabo Cañaveral. También se invitó a la investigadora del ICCUB Ángeles Aran, miembro del departamento de Física Cuántica y Astrofísica, que ha participado en el desarrollo de la parte científica de la misión.

Tanto el lanzamiento como los días previos generaron mucho interés en medios de comunicación de todo el mundo. El lanzamiento fue transmitido en directo a través de los canales de la ESA y la NASA.

 

Las primeras fotografías de la superfície solar

El 15 de junio cumplió su primer acercamiento, quedando a tan sólo 77 millones de kilómetros de la superficie solar. Las fotografías que tomó gracias al sensor de imágenes de alta resolución Extreme Ultraviolet Imager (EUI por sus siglas en inglés) han sorprendido incluso los propios investigadores. En palabras de David Berghmans, del Real Observatorio de Bélgica (ROB) e investigador principal del instrumento a bordo de la nave, "Cuando llegaron las primeras imágenes, eran mucho mejores de lo que podíamos esperar".

Una de las características que los investigadores observaron en las fotografías son unos flashes de luz en su superficie, semejantes a resplandores o destellos solares, pero mucho más pequeños que los que ya se conocían, que han llamado "fogatas" o "campfires" en inglés. Los expertos creen que estas fogatas podrían ser parte del proceso de calentamiento de la corona solar - la capa externa de la atmósfera del Sol.

 

view of the sun

 

Los investigadores han obtenido varios tipos de imágenes. El primer grupo de imágenes llamadas PHI - FDT corresponden al disco solar completo. No se pueden distinguir los detalles ni estructuras concretas, ya que se tomaron a una distancia demasiado alejada del Sol, como para poder diferenciarlo en alta resolución. El segundo grupo de imágenes son las llamadas PHI-HRT, que son el resultado de aplicar un inversor electrónico sobre las observaciones hechas por el telescopio de alta resolución HRT. Son las primeras que se toman desde el espacio y de manera autónoma.

 

Imatges Solar Orbiter
En la fila superior, imagen del Sol con el telescopio de disco entero de SO / PHI, mapa del campo magnético solar y mapa de velocidades. En la fila inferior, detalle de la superficie solar obtenida con el telescopio de alta resolución de SO / PHI, campo magnético solar y mapa de velocidades de la superficie solar.© Solar Orbiter/PHI/ESA/NASA.

 

 

Las dos imágenes de la izquierda son magnetogramas, mapas indicativos del campo magnético en la fotosfera solar, que indican con la variación de color las variaciones en la intensidad del campo magnético. El campo magnético del Sol tiene dos polaridades; la Norte aparece representada en color verde, y la Sur en color marrón. La imagen inferior deja ver algunas estructuras, que indican pequeños campos magnéticos a muy pequeña escala.

Las dos imágenes centrales representan la intensidad del continuo, en las que el brillo equivale aproximadamente a temperatura; lo más brillante es lo más caliente. Mirándolas de cerca se distinguen unas burbujas, que los investigadores llaman granulaciones, que son burbujas gigantes de gas solar. El color más rojo corresponde a los gránulos brillantes, y el color más blanco los intersticios intergranulares.

Las dos imágenes de la derecha ilustran la componente de velocidad a lo largo de la línea de visión, indicando cuando el gas se acerca hacia nosotros (en azul) y cuando se aleja (en rojo). Al comparar la imagen de alta resolución de velocidad (PHI-HRT LoS velocity) con la de alta resolución del continuo (PHI-HRT photospheric continuum) vemos que las partes azules que se acercan coinciden con los gránulos brillantes, y las partes rojas que se alejan con los intersticios granulares. Esto nos indica que el material caliente más brillante es menos denso, y sube hasta que se enfría, en un proceso de convección como el que ocurre con el agua hirviendo.

Observamos en las imágenes de la derecha un ejemplo de efecto Doppler, que es la variación de la frecuencia aparente de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto al observador. En el caso de la luz, la variación es el corrimiento hacia el rojo o azul; la figura del disco entero indica que medio Sol se acerca (azul) y medio se aleja (rojo), confirmando un movimiento de rotación sobre su propio eje.

Estas primeras imágenes también servirán para re-calibrar y ajustar los instrumentos del satélite. A Solar Orbiter todavía le queda un largo camino por delante.


 

 

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