Moving radio bursts associated with solar flares detected by XSM onboard Chandrayaan-2

Imagina al Sol no como una bola estática y brillante, sino como un gigante magnético inquieto que lanza berrinches constantemente. Cuando sus campos magnéticos enredados se rompen y se reconectan, desatan explosiones masivas llamadas llamaradas solares. Piensa en estas llamaradas como la versión del Sol de un petardo estallando, pero a una escala que puede freír satélites y desordenar las señales de radio en la Tierra. Aunque podemos ver el "destello" de estas explosiones en rayos X, el Sol también grita en ondas de radio. Estos estallidos de radio son como los estruendos sónicos o el crujido de estática que ocurre justo después de la explosión. Los científicos han sabido durante mucho tiempo que estas señales de radio son pistas sobre qué tan rápido se están acelerando las partículas y cómo las ondas de choque recorren la atmósfera del Sol. Comprender el tiempo entre el destello (la llamarada) y el estruendo (el estallido de radio) es como tratar de averiguar exactamente qué tan rápido viaja una onda de choque después de que explota una bomba; ayuda a predecir cuándo el Sol podría enviarnos una tormenta peligrosa.

Este artículo es una historia de detectives escrita por Abhishek Potdar y Anshu Kumari, quienes actuaron como cronometristas cósmicos. Utilizaron una cámara especial de rayos X llamada XSM, que viaja a bordo de la nave espacial india Chandrayaan-2, para observar las llamaradas solares, mientras escuchaban simultáneamente los "gritos" de radio desde telescopios terrestres. Su objetivo era ver qué tan cerca coincidía el tiempo de los estallidos de radio con el tiempo de las llamaradas. Se centraron en dos tipos específicos de estallidos de radio: "Tipo II" y "Tipo IVm". Puedes pensar en los estallidos de Tipo II como las ondas de choque moviéndose a través de la atmósfera solar, y en los estallidos de Tipo IVm como el brillo persistente de la energía atrapada. Al observar 36 eventos específicos entre finales de 2019 y finales de 2022, descubrieron una relación muy estrecha entre las llamaradas y los estallidos, pero con algunos giros fascinantes dependiendo de qué tan grande fuera la explosión.

Los investigadores encontraron que los estallidos de radio y las llamaradas son mejores amigos en términos de tiempo. Cuando graficaron los tiempos de inicio de los estallidos de radio frente a los tiempos de inicio de las llamaradas, la conexión fue increíblemente fuerte, con una puntuación de correlación de aproximadamente 0.99. Esto es casi una coincidencia perfecta, lo que sugiere que siempre que comienza una llamarada, un estallido de radio es casi garantizado que la siga rápidamente. Sin embargo, la velocidad a la que comienza el estallido de radio después de la llamarada depende fuertemente del tamaño de la llamarada.

Aquí es donde la historia se pone interesante. Cuando el Sol lanza un berrinche pequeño y débil (una llamarada de "clase B"), la onda de choque de radio (Tipo II) se toma su tiempo, apareciendo unos 27.6 minutos después. Es como un lento que se toma un largo paseo para llegar a la fiesta. Pero cuando el Sol lanza un berrinche masivo y energético (una llamarada de "clase C" o "clase M"), el estallido de radio llega mucho más rápido, apareciendo en solo unos 5 o 6 minutos. Esto sugiere que las llamaradas más grandes y energéticas crean ondas de choque que se forman y corren hacia afuera casi instantáneamente.

La historia se vuelve aún más extraña cuando observamos cuándo terminan los estallidos de radio. Para los estallidos de Tipo II, estos en realidad terminaron antes de que la llamarada de rayos X terminara de desvanecerse. Cuanto más grande era la llamarada, más temprano terminaba el estallido de radio. Para las llamaradas de clase "M", que son las más fuertes, el estallido de radio terminó 26.8 minutos antes de que la llamarada misma terminara. Es como si la onda de choque terminara su trabajo y desapareciera, dejando que la llamarada se apague por sí sola. Esto implica que las llamaradas más energéticas crean ondas de choque que son tan poderosas y rápidas que hacen su trabajo y desaparecen rápidamente, quizás porque el entorno a través del cual viajan cambia a medida que se alejan del Sol.

Los estallidos de Tipo IVm, que son más como el brillo persistente de la energía atrapada, se comportaron de manera un poco diferente. Comenzaron unos 14.4 minutos después de la llamarada, independientemente de si la llamarada era de clase "C" (mediana) o de clase "M" (fuerte). Esto sugiere que el proceso de atrapar electrones para crear este brillo toma un tiempo constante. Sin embargo, una vez que comenzaron, las llamaradas más fuertes mantuvieron este brillo durante mucho más tiempo. Las llamaradas de "clase M" mantuvieron viva la señal de radio durante unos 68.8 minutos después de que comenzó la llamarada, mientras que las de "clase C" solo la mantuvieron durante 31.2 minutos. Esto nos dice que las llamaradas más grandes crean mejores "contenedores" para retener a los electrones energéticos durante más tiempo.

Finalmente, los autores analizaron cuánto tiempo tardaban las llamaradas en alcanzar su brillo máximo. Encontraron que la mayoría de las llamaradas alcanzan su pico dentro de los 20 minutos posteriores a su inicio. Este es un hallazgo crucial para la predicción. Sugiere que si vemos comenzar una llamarada solar, tenemos una ventana de aproximadamente 20 minutos para predecir si será seguida por un evento eruptivo mayor, como una eyección de masa coronal (una gigante nube de plasma solar). El artículo concluye que, si bien la energía de la llamarada es importante, el tiempo no se trata solo de potencia; también está influenciado por el entorno magnético local y las condiciones del plasma alrededor del Sol. Así que, aunque no podemos predecir los cambios de humor del Sol perfectamente, ahora tenemos un mejor cronómetro para medir qué tan rápido se desarrollan sus berrinches.