Propagación de Rayos Cósmicos de Baja Energía a través de la Heliosfera Externa

Turbulencia en el Viento Solar

Durante las últimas décadas se han producido inmensos avances en el conocimiento de la heliosfera (la cavidad comprendida entre el contorno del  Sol y los bordes del sistema solar). Este gran avance científico pudo realizarse gracias al desarrollo de nuevos modelos físicos y al análisis de los datos colectados por diversas sondas científicas que vienen siendo lanzadas al espacio interplanetario desde hace unos 40 años, desde el nacimiento de la era espacial.

Dos actores principales que participan en estos 'nuevos' fenómenos, y se extienden a través de toda la heliosfera, son el viento solar y el campo magnético interplanetario. Ciertas condiciones en el Sol, denominadas tormentas solares, detonan expulsiones transitorias de material solar que, luego de unos 2 a 5 días, pueden afectar la Tierra y producir daños sobre diversas infraestructuras tecnológicas modernas.

 

Una introducción al tema, a un nivel divulgativo, puede hallarse en el libro 'Los Enigmas del Sol', disponible en la biblioteca del IAFE. Allí podrá encontrarse una reseña de la denominada Física Solar-Terrestre y del clima espacial.

Las dos principales agencias espaciales (la NASA de USA y la agencia espacial Europa, ESA) están llevando a cabo importantes misiones espaciales. Las propuestas de seminario incluyen análisis teóricos (modelos MHD e interacción onda partícula), análisis de datos de sondas espaciales y simulaciones numéricas.

Propagación de Rayos Cósmicos de Baja Energía a través de la Heliosfera Externa

La actividad solar afecta la propagación de rayos cósmicos de baja energía (hasta unos 10 GeV por nucleón) por causa de la interacción entre éstos y las fluctuaciones del campo magnético interplanetario. Así, estos rayos cósmicos son modulados por las condiciones de la heliosfera.

Recientes estudios han mostrado una gran cantidad de propiedades del campo magnético interplanetario hasta unas 100 unidades astronómicas (observadas in situ con sondas espaciales). El conocimiento de estas propiedades de ondas y de la turbulencia en el viento solar y en nubes magnéticas interplanetarias ayudarán a conocer mejor como se propagan los rayos cósmicos extra-heliosféricos desde que ingresan a la heliosfera hasta que alcanzan el entorno terrestre. La propuesta de este seminario es realizar un estudio de la difusión de rayos cósmicos en la heliosfera. Para esto se mejorarán los modelos existentes, incluyendo las propiedades de las fluctuaciones del campo interplanetario, con las cuales interactúan los rayos cósmicos. Para esto se requerirán conceptos de mecánica estadística, electromagnetismo y mecánica de fluidos.

Turbulencia en el Viento Solar

El viento solar es el escenario natural más propicio para observar y estudiar las propiedades de la turbulencia magnetohidrodinámica. Aquí, el acoplamiento entre el campo de velocidades del fluido y el campo magnético desempeñan un papel fundamental en la evolución dinámica (que es no lineal) de este escenario físico. Comprender las propiedades de las fluctuaciones en el viento solar permitirá poder comprender a su vez la interacción entre las partículas energéticas que viajan a través del medio interplanetario (tanto de origen solar como de origen galáctico).

La propuesta de este seminario es realizar un estudio de las fluctuaciones presentes en el viento solar. Para realizar este estudio se porpone cubrir dos aspectos complementarios: i) un estudio de estas fluctuaciones a partir de observaciones 'in situ', y ii) su interpretación a partir de modelos teóricos. Para realizar este trabajo se requieren conceptos de la mecánica de fluidos, el electromagnetismo y la mecánica estadística.

 
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