Towards understanding the early kinematics of coronal mass ejections: Proba-3/ASPIICS observations of the 21 September 2025 event

El Sol es una estrella inquieta que desprende constantemente una corriente de partículas cargadas conocida como viento solar. Ocasionalmente, este flujo es interrumpido por erupciones masivas y violentas llamadas eyecciones de masa coronal. Estos eventos lanzan miles de millones de toneladas de plasma magnetizado desde la superficie solar hacia el espacio, viajando a velocidades que pueden alcanzar cientos de kilómetros por segundo. Cuando tal erupción se dirige hacia la Tierra, puede interactuar con el campo magnético de nuestro planeta, creando auroras espectaculares pero también planteando riesgos para los satélites, las redes eléctricas y los sistemas de comunicación. Durante décadas, los científicos han comprendido que estas erupciones comienzan con un ascenso lento y silencioso del material, seguido de una aceleración repentina y violenta. Sin embargo, una pieza crítica del rompecabezas había permanecido ausente: el momento exacto en que el ascenso lento se convierte en una explosión rápida. Esta transición ocurre en la región interna de la atmósfera solar, una zona que ha sido difícil de observar claramente porque se encuentra en un punto ciego entre los instrumentos que ven la superficie solar y aquellos que vigilan la distante corona.

Un nuevo estudio publicado por un equipo de investigadores del Observatorio Real de Bélgica y socios internacionales ha llenado finalmente este vacío. Utilizando un instrumento especializado a bordo de la misión Proba-3 de la Agencia Espacial Europea, el equipo capturó una vista continua y de alta definición de una eyección de masa coronal mientras erupcionaba el 21 de septiembre de 2025. El evento comenzó con una prominencia tranquila, un bucle de gas frío y denso que colgaba en la atmósfera del Sol, el cual comenzó a elevarse lentamente. A medida que ascendía, la estructura comenzó a retorcerse y desestabilizarse. Las nuevas observaciones permitieron a los científicos rastrear esta erupción desde sus primeros movimientos, justo por encima de la superficie solar, hasta la corona media, sin perderla de vista. Al unir los datos de este nuevo instrumento con observaciones más antiguas de otras naves espaciales, los investigadores pudieron construir una cronología completa de la velocidad y la aceleración de la erupción, revelando exactamente cómo evolucionó el evento de un desplazamiento lento a un proyectil de alta velocidad.

La clave de este éxito fue un instrumento llamado ASPIICS, que utiliza un diseño único para bloquear la luz cegadora de la superficie del Sol. A diferencia de los telescopios anteriores que tenían que depender de máscaras internas o solo podían ver la corona a grandes distancias, ASPIICS utiliza una nave espacial separada que vuela en formación para actuar como un parasol externo. Esta configuración crea una vista oscura y clara de la atmósfera solar comenzando justo por encima de la superficie, extendiéndose hasta tres veces el radio del Sol. Esta región específica es donde la física de una erupción cambia más drásticamente, aunque anteriormente había sido una zona de incertidumbre. Los investigadores se centraron en una erupción que ocurrió sobre el borde suroeste del Sol. Observaron cómo una prominencia tranquila, que aparecía como una estructura brillante y retorcida, comenzó a elevarse. Durante un tiempo, el ascenso fue lento y constante, pero luego la estructura surgió repentinamente hacia adelante.

El equipo midió la distancia que la erupción recorrió a lo largo del tiempo, creando un mapa detallado de su movimiento. Encontraron que la erupción siguió un patrón distinto: un inicio lento, seguido de una aceleración impulsiva y brusca. El núcleo de la erupción, que era el material original de la prominencia, comenzó a elevarse primero. A medida que se movía, empujaba contra la atmósfera solar circundante, acumulando plasma en su frente para formar un borde delantero brillante. Este borde delantero apareció más tarde que el núcleo, pero alcanzó rápidamente su velocidad. Los datos mostraron que el núcleo alcanzó una velocidad de unos 400 kilómetros por segundo, mientras que el borde delantero se aceleró a aproximadamente 450 kilómetros por segundo dentro de la corona interna. La aceleración no fue un aumento suave; fue un aumento rápido y no lineal que indicó una liberación repentina de energía magnética.

Para asegurar que estas mediciones fueran precisas y no estuvieran distorsionadas por el ángulo desde el cual eran vistas, los investigadores combinaron los nuevos datos con observaciones de otras tres naves espaciales posicionadas en diferentes lugares del sistema solar. Al observar el mismo evento desde múltiples ángulos, pudieron reconstruir la erupción en tres dimensiones. Este análisis confirmó que la erupción se estaba expandiendo de una manera autosimilar, lo que significa que mantenía la misma forma a medida que crecía. La reconstrucción tridimensional reveló que la erupción viajaba a una velocidad real de unos 515 kilómetros por segundo cuando alcanzó una distancia de cuatro radios solares. Debido a que la erupción ocurrió cerca del borde del Sol visto desde la Tierra, el ángulo de visión fue favorable, y las mediciones de velocidad y distancia estuvieron muy cerca de los valores reales, requiriendo solo correcciones menores.

El estudio también comparó los nuevos datos de alta resolución con modelos más antiguos de cómo se comportan estas erupciones. Los investigadores encontraron que el movimiento de la erupción podía describirse mediante una curva matemática suave que da cuenta de un inicio lento, un estallido de aceleración y un asentamiento final en una velocidad constante. Esta curva coincidió perfectamente con las observaciones, lo que sugiere que las fuerzas que impulsan la erupción y la resistencia del viento solar están bien comprendidas. El borde delantero y el núcleo de la erupción se aceleraron casi simultáneamente, alcanzando sus velocidades máximas casi al mismo tiempo. Este hallazgo desafía la idea de que el borde delantero y el núcleo podrían comportarse como entidades enteramente separadas; en cambio, parecen ser parte de una estructura única y cohesiva que responde conjuntamente a las fuerzas magnéticas en juego.

Uno de los resultados más significativos de esta investigación es la demostración de que el prolongado vacío en la observación solar ha sido cerrado. Durante años, los científicos tuvieron que adivinar qué sucedía entre la superficie del Sol y el inicio de la corona externa, dependiendo a menudo de instrumentos separados que no podían ver el mismo objeto al mismo tiempo. El seguimiento continuo proporcionado por la misión Proba-3 muestra que es posible seguir una sola erupción desde su nacimiento hasta su madurez sin interrupciones. Los datos confirman que la transición de un ascenso lento a una explosión rápida es un proceso rápido y violento que ocurre dentro de la corona interna. Los investigadores sugieren que este evento específico, con su progresión clara de una prominencia tranquila a una nube de plasma de movimiento rápido, representa un ejemplo de libro de texto de cómo funcionan estas erupciones.

La capacidad de medir estas velocidades y aceleraciones con tal precisión abre la puerta a mejores predicciones del clima espacial. Al comprender exactamente qué tan rápido se acelera una erupción y en qué dirección viaja, los científicos pueden mejorar sus modelos de cómo estas nubes de plasma interactuarán con la Tierra. El estudio no pretende haber resuelto todos los misterios de las erupciones solares, pero proporciona una base sólida y medida para trabajos futuros. Los investigadores señalan que, si bien este único evento ofrece una imagen clara, será necesario estudiar un mayor número de erupciones para determinar si este comportamiento es universal o si diferentes tipos de erupciones siguen reglas distintas. Por ahora, la vista continua y de alta definición del evento de 2025 constituye un registro definitivo de una eyección de masa coronal en sus momentos iniciales más críticos, convirtiendo un otrora punto ciego en una ventana de comprensión clara.