17 de abril de 2018
17.04.2018

Hallan la evidencia que podría explicar la presencia inesperada de electrones energéticos en la cola magnética de Mercurio

Su origen ha desconcertado a los científicos

17.04.2018 | 19:00
Mercurio.

Físicos teóricos han utilizado simulaciones para explicar las inusuales lecturas recopiladas en 2009 por la misión Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging (MESSENGER). El origen de los electrones energéticos detectados en la cola magnética de Mercurio ha desconcertado a los científicos, pero este nuevo estudio, que se publica en 'Physics of Plasmas', proporciona una posible solución a cómo se forman estos electrones energéticos.

El flujo del material magnético dentro de un planeta crea un campo magnético global. En Mercurio y en la Tierra, las corrientes metálicas líquidas en los núcleos planetarios inducen los campos magnéticos de los planetas. Estos campos varían en forma, tamaño, ngulo y fuerza de planeta a planeta, pero son todos importantes para proteger los planetas de las partículas solares.

El viento solar lanza planetas con radiación y provoca subtormentas magnéticas, que a veces vemos en la Tierra como las auroras boreales. Las colas magnéticas se forman cuando la intensa presión de radiación del viento solar "empuja" en los campos magnéticos del planeta. Estas colas se forman en el lado nocturno del planeta, de espaldas al sol. En Mercurio, las subtormentas magnéticas en la cola son más grandes y más rápidas que las observadas en la Tierra.

El campo magnético de Mercurio es cien veces más débil que el de la Tierra, por lo que sorprendió a los físicos que MESSENGER detectara signos de electrones energéticos en la cola magnética del planeta: la cola magnética Hermean. "Queríamos descubrir por qué el satélite encontró partículas energéticas", relata el autor del estudio, Xiaowei Zhou.

Un posible candidato responsable de la presencia de estas partículas energéticas es la reconexión magnética. La reconexión magnética ocurre cuando la disposición de las líneas del campo magnético cambia, liberando energía cinética y térmica. Sin embargo, en el entorno astrofísico turbulento, se sabe poco sobre la reconexión magnética. En este trabajo, físicos chinos y alemanes investigaron la reconexión magnética en el contexto de la turbulencia en la cola magnética de Hermeano.

Las simulaciones magnetohidrodinámicas y los cálculos de partículas de prueba mostraron que los plasmoides (estructuras magnéticas distintas que abarcan el plasma) se generan durante la reconexión magnética. Estos plasmoides aceleran los electrones energéticos. Los resultados de la simulación están respaldados por las mediciones de MESSENGER de las especies de plasmoides y la reconexión de plasmoides en la cola magnética hermeana.

Los investigadores también utilizaron un modelo de turbulencia media para describir la turbulencia de los procesos físicos a escala subgrid. Los procesos de aceleración fueron escalados a parámetros que imitan las condiciones características reportadas de la cola magnética de Hermeano. Las simulaciones mostraron que, en estas condiciones, la reconexión de plasmoides turbulentos podría ser responsable de la aceleración de electrones. "También demostramos que la turbulencia mejora la reconexión al elevar la tasa de reconexión", dice Zhou.

El modelo del equipo predice los límites superiores para la reconexión de plasmoides turbulentos y la correspondiente aceleración de electrones. La misión Bepi-Colombo, que se lanzará en octubre de 2018, pondrá a prueba estas predicciones. Los satélites Bepi-Colombo, construidos para resistir el duro y caluroso entorno cercano al sol, se insertarán en la órbita de Mercurio en 2025 durante un año terrestre para transmitir observaciones desde el planeta.

"Los satélites anteriores no podían probar las altas energías de los electrones y uno de los objetivos de esta misión es medir las partículas energéticas de la cola magnética de Hermeano con la nueva tecnología de detección", dice Zhou. Con esta nueva tecnología, los investigadores esperan obtener una vista de subescala más detallada de los efectos de la turbulencia.

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