Hallazgo clave sobre el clima espacial: por qué la protección frente a rayos cósmicos varía según la región

Por primera vez, una disposición única de sondas espaciales hizo posible comparar directamente cómo una eyección de plasma y campo magnético proveniente del Sol afecta la cantidad de rayos cósmicos en distintos lugares del sistema solar.

El resultado fue publicado en la revista The Astrophysical Journal.

Los científicos que hicieron el estudio pertenecen a la Agencia Espacial de Japón y a otras instituciones de Japón, Reino Unido, España, Finlandia, Francia, Portugal, Corea del Sur, Alemania y Austria.

Los resultados permiten rastrear con mayor precisión cómo evolucionan las eyecciones de la llamada masa coronal y su impacto en distintas zonas del espacio. Esto puede mejorar la capacidad de anticipar riesgos para satélites y sistemas tecnológicos ante futuras tormentas solares.

El Sol no protege igual en todo el espacio

Demostraron que el efecto protector de las eyecciones solares es distinto según la localización y el entorno de cada nave.

Una eyección de masa coronal es una gran burbuja de plasma y campos magnéticos que el Sol lanza al espacio. Cuando una de estas estructuras alcanza el entorno de la Tierra, puede desencadenar tormentas geomagnéticas que afectan satélites y sistemas eléctricos.

Sin embargo, hasta ahora no era posible observar cómo varía en detalle la reducción de rayos cósmicos en distintos lugares, ya que las sondas normalmente no se encontraban alineadas para medir el mismo evento.

El avance fue posible gracias a la coincidencia de tres misiones: Solar Orbiter, BepiColombo y Lunar Reconnaissance Orbiter, que en marzo de 2022 quedaron alineadas de manera óptima para registrar una misma eyección de masa coronal y sus efectos sobre los rayos cósmicos.

Los científicos analizaron los datos de cada sonda y desarrollaron técnicas para comparar los canales de detección de partículas entre diferentes instrumentos, algo que no se había hecho antes.

El fenómeno clave estudiado es llamado técnicamente “Forbush decrease”, una caída temporal en la cantidad de rayos cósmicos galácticos causada por el paso de una eyección solar.

El análisis mostró que la intensidad de esa caída fue mayor cerca del Sol (32,4% en Solar Orbiter) y menor cerca de la Luna (18% en LRO).

Además, en Solar Orbiter la reducción ocurrió en dos etapas, mientras que en la Luna solo se detectó una, lo que desafía el modelo clásico de dos pasos para este fenómeno.

Rayos cósmicos, una historia de lugares

BepiColombo, situada casi a la misma distancia del Sol que Solar Orbiter pero en otra dirección, observó una caída menor (13%), a pesar de estar en una zona de campo magnético intenso.

Esto sugiere que la protección frente a rayos cósmicos no solo depende de la distancia al Sol, sino también de la posición de la nave respecto a la estructura de la eyección.

El equipo recomienda realizar más estudios coordinados y combinar los datos de partículas con los de campos magnéticos y plasma.

Reconocen que su trabajo se basa en un solo evento y que hacen falta más casos para confirmar las tendencias observadas.

Sin embargo, resaltan que el efecto de las eyecciones de masa coronal sobre los rayos cósmicos varía según el lugar en el espacio y la posición dentro de la eyección, lo que abre el camino para entender mejor cómo el clima espacial puede influir en la tecnología de la Tierra.

“Comprender cómo enormes nubes de material solar viajan por el espacio es esencial para proteger satélites, astronautas e incluso las redes eléctricas en la Tierra”, dijo uno de los líderes del estudio, el investigador doctoral Gaku Kinoshita, del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Tokio.

“Mostramos que las trayectorias de estas erupciones solares pueden rastrearse mediante caídas en los rayos cósmicos, partículas de alta energía que bombardean constantemente el sistema solar y que pueden medirse con naves espaciales”, agregó.

Al combinar observaciones de varias naves en diferentes lugares, “pudimos observar cómo una erupción cambiaba de forma y fuerza a medida que se alejaba del Sol, lo que revela nuevas formas de mejorar la predicción del clima espacial”, resaltó.