La corona solar libre de turbulencias gracias a la óptica adaptativa

La tecnología pionera de "óptica adaptativa coronal" ha producido las imágenes más asombrosas y nítidas de la estructura fina de la corona o atmósfera solar hasta la fecha.

Este desarrollo abrirá la puerta a un conocimiento más profundo del enigmático comportamiento de la corona y los procesos que determinan el clima espacial, según una investigación publicada en Nature Astronomy.

Instalado en el Telescopio Solar Goode (GST) de 1,6 metros, operado por el Centro de Investigación Solar-Terrestre (CSTR) del NJIT (New Jersey Institute pof Technology) en el Observatorio Solar Big Bear (BBSO) en California, "Cona", el sistema de óptica adaptativa responsable de estas nuevas imágenes, compensa la borrosidad causada por la turbulencia del aire en la atmósfera terrestre, similar a la sensación de turbulencia que experimentan los pasajeros durante un vuelo.

"La turbulencia en el aire degrada gravemente las imágenes de objetos espaciales, como nuestro Sol, vistas a través de nuestros telescopios. Pero podemos corregirlo", afirma en un comunicado Dirk Schmidt, científico de Óptica Adaptativa del NSO, quien dirigió el desarrollo.

Entre las observaciones notables del equipo se encuentra una prominencia solar en rápida reestructuración (en la imagen) que revela flujos internos finos y turbulentos. Las prominencias solares son estructuras grandes y brillantes, que a menudo aparecen como arcos o bucles, que se extienden desde la superficie solar.

También ha sido captada la rápida formación y colapso de una corriente de plasma finamente estructurada. "Estas son, con mucho, las observaciones más detalladas de este tipo, y muestran características no observadas previamente, y aún no está del todo claro qué son", afirma Vasyl Yurchyshyn, coautor del estudio y profesor de investigación del NJIT-CSTR. "Es sumamente emocionante construir un instrumento que nos muestra el Sol como nunca antes", añade Schmidt.

Una tercera observación muestra finas hebras de lluvia coronal, un fenómeno en el que el plasma en enfriamiento se condensa y retrocede hacia la superficie solar. "Las gotas de lluvia en la corona solar pueden ser más estrechas que 20 kilómetros", concluye el astrónomo del NSO, Thomas Schad, a partir de las imágenes más detalladas de lluvia coronal hasta la fecha. "Estos hallazgos ofrecen una nueva perspectiva observacional invaluable, vital para probar los modelos informáticos de los procesos coronales".

La corona se calienta a millones de grados -mucho más que la superficie del Sol- por mecanismos desconocidos para los científicos. También alberga fenómenos dinámicos de plasma solar mucho más frío, que se ve de color rosa rojizo durante los eclipses.

Los científicos creen que resolver la estructura y la dinámica de este plasma más frío a pequeña escala es clave para resolver el misterio del calentamiento coronal y mejorar nuestra comprensión de las erupciones que expulsan plasma al espacio y que impulsan el clima espacial; es decir, las condiciones en el entorno cercano al espacio terrestre, influenciadas principalmente por la actividad solar (erupciones solares, eyecciones de masa coronal y viento solar), que pueden afectar la tecnología y los sistemas terrestres y espaciales.

La precisión requerida exige grandes telescopios y sistemas de óptica adaptativa como el desarrollado por este equipo.

El sistema GST Cona utiliza un espejo que se reconfigura continuamente 2.200 veces por segundo para contrarrestar la degradación de la imagen causada por el aire turbulento. "La óptica adaptativa es como un autoenfoque y una estabilización óptica de imagen mejorados en la cámara de un smartphone, pero corrige los errores de la atmósfera en lugar de las manos temblorosas del usuario", afirma Nicolas Gorceix, ingeniero óptico y observador jefe de BBSO.

Desde principios de la década de 2000, la óptica adaptativa se ha utilizado en grandes telescopios solares para restaurar las imágenes de la superficie solar a su máximo potencial, lo que permite a los telescopios alcanzar sus límites teóricos de difracción, es decir, la resolución máxima teórica de un sistema óptico. Desde entonces, estos sistemas han revolucionado la observación de la superficie solar, pero hasta ahora no han sido útiles para las observaciones en la corona; y la resolución de las características más allá del borde solar se ha estancado en un orden de 1000 kilómetros o menos, niveles alcanzados hace 80 años.

"El nuevo sistema de óptica adaptativa coronal cierra esta brecha de décadas y proporciona imágenes de las características coronales con una resolución de 63 kilómetros, el límite teórico del Telescopio Solar Goode de 1,6 metros", afirma Thomas Rimmele, tecnólogo jefe de NSO, quien construyó la primera óptica adaptativa operativa para la superficie solar e impulsó el desarrollo.