Geofísica espacial
El viento solar no vuela gorras ni levanta polleras, pero aun sin ser realmente viento, es capaz de armar revuelo en la atmósfera terrestre alterando comunicaciones y el funcionamiento de GPSs. Sergio Dasso y su equipo buscan comprender cómo responde nuestra atmósfera frente a los rayos cósmicos y al viento solar.
Desde tiempos remotos, mucho es lo que se ha aprendido de la estructura y funcionamiento del Sol, pero mucho es también lo que todavía queda por investigar. El viento solar, por ejemplo, fue explicado hace apenas 50 años. Más reciente es el descubrimiento de nubes magnéticas expulsadas por el Sol, que pueden desencadenar perturbaciones globales llamadas tormentas geomagnéticas, causantes de alteraciones en satélites de comunicaciones, sistemas de posicionamiento global (GPS), sondas espaciales, etcétera.
Dentro del Grupo de Flujos Astrofísicos, el Dr. Sergio Dasso dirige la línea de investigación en Heliofísica y geofísica espacial y alta atmósfera. “Nos dedicamos principalmente a estudiar diferentes aspectos de la física de plasmas y fluidos espaciales. La heliosfera y la atmósfera terrestre son laboratorios naturales muy convenientes para comprender gran cantidad de procesos universales y fundamentales de la física, con detalles nunca antes alcanzados”, se presenta.
La Física Solar-Terrestre, una de las líneas desarrolladas, involucra la gran cadena de acoplamientos que existen entre la atmósfera solar, el viento solar, la magnetosfera, la ionosfera y las capas más altas de la atmósfera neutra. “Como la ionosfera gira con la Tierra, durante el día se generan nuevos iones producidos por radiación solar ultravioleta; mientras que durante la noche, las poblaciones de iones y electrones se debilitan y se redistribuyen. Queremos comprender mejor cómo es la respuesta dinámica de la ionosfera ante variaciones externas, por ejemplo, la ionización nocturna debida a rayos cósmicos o a la inyección de partículas energéticas desde el viento solar”, explica Dasso.
Diversos modelos describen el comportamiento global de la atmósfera neutra, desde la superficie terrestre hacia arriba. Sin embargo, para estudiar la dinámica de cualquier sistema se necesita comprender tanto su interior como sus contornos. Por eso es necesario estudiar también la alta atmósfera. Esta región forma una interfase entre el dominio del entorno terrestre que está más cerca de la superficie (organizado principalmente por la gravedad) y el que está más cerca del espacio (organizado principalmente por el campo magnético).
Un ejemplo de la investigación llevada adelante por el equipo de Dasso es el estudio de la propagación en la heliosfera de las nubes magnéticas. “A medida que se propagan, estas estructuras se expanden y reestructuran por la interacción con el viento solar. Las más rápidas generan una onda de choque que puede acelerar partículas; un proceso similar, aunque con menor energía, al que ocurre en supernovas, donde se cree que se producen rayos cósmicos en nuestra galaxia”, explica Dasso. Otro ejemplo de investigación involucra la propagación en la heliosfera de rayos cósmicos (RCs) de origen galáctico. “Como los RCs son mayoritariamente partículas con carga eléctrica, estudiar las propiedades del campo electromagnético en el viento solar es esencial para comprender cómo se transportan hasta alcanzar la Tierra. Las partículas son guiadas por estructuras magnéticas de gran escala, son aceleradas por campos eléctricos intermitentes, e interactúan con centros dispersores. Este último proceso está íntimamente vinculado con la turbulencia del campo magnético en el viento solar”, agrega el investigador.
Los rayos cósmicos que pueden observarse en Tierra son el resultado de una secuencia que se origina cuando ingresan al sistema solar desde el medio interestelar, viajan a través del viento solar y logran alcanzar la Tierra. Al llegar a la magnetosfera desvían sus trayectorias por la presencia del campo geomagnético. Según sea su energía y su carga eléctrica, algunos logran seguir adelante y alcanzar menores altitudes, encontrándose con el gas más denso que forma nuestra atmósfera y desarrollándose cascadas de partículas, que producen los llamados rayos cósmicos secundarios. “Conocer propiedades muy detalladas de la atmósfera en el momento del desarrollo de estas cascadas es fundamental para poder vincular las partículas de origen extraterrestre con aquellas que logran alcanzar la superficie”, afirma Dasso.
Cuando estas partículas secundarias (principalmente muones, fotones, electrones, protones y neutrones) alcanzan el suelo, pueden ser detectadas por instrumentos en la superficie. Por eso, en colaboración con el Instituto Balseiro y el Centro Atómico Bariloche, los investigadores han comenzado a realizar estudios con datos de los detectores del Observatorio Pierre Auger (Mendoza), que proveen una gran exactitud estadística para realizar estudios de la modulación que produce la heliosfera sobre RCs originados en nuestra galaxia. Al mismo tiempo, aquí en Ciudad Universitaria, están probando y calibrando detectores de partículas para medir neutrones energéticos que llegan a la superficie como consecuencia de los rayos cósmicos primarios.
“Además de ayudar a comprender mejor nuestro entorno espacial, nuestra investigación puede ayudar a mitigar algunos efectos negativos sobre nuestras tecnologías actuales y futuras”, remata el investigador.
Heliofísica y geofísica espacial y alta atmósfera (HEGEA)
2do. piso, Pabellón I, 4576-3390 al 97, interno 819. Teléfono: 4576-3383 / Fax: 4576-3366.
Director: Sergio Dasso (director de la línea de investigación HEGEA)
Integrantes: María Soledad Nakwacki (actualmente posdoctorando en la Universidad de San Pablo, Brasil)
Tesistas de doctorado: Adriana María Gulisano, María Emilia Ruiz
Estudiantes: Sebastián Alonso, Germán Dima, Griselda Figueroa.
