Científicos han demostrado por primera vez cómo se transmiten las ondas magnéticas a través del arco de choque que se forma delante de la Tierra cuando el viento solar golpea nuestra burbuja magnética.
Las ondas de choque se producen en el aire cuando un avión viaja más rápido que la velocidad del sonido y también se dan en el plasma (un cuarto estado de la materia que constituye el 99% del Universo visible) en el espacio. Se cree que las ondas de choque aceleran las partículas en las supernovas (explosiones de estrellas) y en los chorros lanzados al espacio por los agujeros negros.
Para el nuevo estudio, publicado en Nature Physics, el equipo internacional de investigadores se fijó en las ondas magnéticas que se producen antes del choque de la Tierra, conocidas como ondas de choque avanzadas. Las crean las partículas que rebotan en la onda de choque y se dirigen hacia el Sol.
Utilizaron un modelo informático, Vlasiator, para simular los procesos físicos que intervienen en la transmisión de estas ondas, encontrando ondas al otro lado del choque con propiedades casi idénticas a las de las ondas avanzadas. A continuación, confirmaron la presencia de estas ondas utilizando datos de observación de la misión Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA.
El coautor, el Dr. Daniel Verscharen, del University College London, experto mundial en el análisis de ondas de plasma y cuyo código se utilizó para interpretar los datos de la MMS, declaró en un comunicado: "Las ondas de choque en el plasma son mucho más difíciles de comprender que cuando se producen en el aire. Hay mucho espacio entre las partículas y las colisiones entre ellas son raras".
"Sin embargo, se trata de un proceso universal que ocurre en todo el Universo. No podemos enviar una nave espacial a una supernova, así que tenemos suerte de poder estudiar las ondas de choque de plasma en nuestro propio vecindario cósmico".
Desde la década de 1970, los científicos espaciales han teorizado que las ondas magnéticas pueden atravesar el choque y entrar en nuestra magnetosfera. Prueba de ello son los magnetómetros que detectan oscilaciones en el campo magnético de la Tierra en el mismo periodo que esas ondas que se forman delante de la magnetosfera terrestre.
Sin embargo, en su camino se interponen varios obstáculos importantes: en primer lugar, las ondas deben atravesar la onda de choque, que frena el viento solar antes de que golpee el campo magnético terrestre a velocidades supersónicas; a continuación, deben atravesar una región turbulenta del espacio (magnetosfera), antes de entrar finalmente en la magnetosfera de la Tierra.
En palabras de la Dra. Lucile Turc, autora principal, de la Universidad de Helsinki: "Al principio, pensamos que la teoría inicial propuesta en los años 70 era correcta: las ondas podían atravesar el choque sin cambios. Pero había una incoherencia en las propiedades de las ondas que esta teoría no podía conciliar, así que investigamos más a fondo".
"Finalmente, quedó claro que las cosas eran mucho más complicadas de lo que parecía. Las ondas que veíamos detrás del choque no eran las mismas que las del choque anterior, sino nuevas ondas creadas en el choque por el impacto periódico de las ondas del choque anterior".
El modelo numérico también señaló que estas ondas sólo podían detectarse en una estrecha región detrás del choque, y que podían quedar fácilmente ocultas por la turbulencia en esta región. Esto explica probablemente por qué no se habían observado antes.
Aunque las ondas originadas por las ondas avanzadas sólo desempeñan un papel limitado en la meteorología espacial en la Tierra, son de gran importancia para comprender la física fundamental de nuestro universo.
