¿Cómo las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal crean tormentas de protones?

Wikipedia tiene esto que decir sobre los eventos de partículas solares :

Un evento de partículas solares (SPE), o "tormenta de protones", ocurre cuando las partículas (principalmente protones) emitidas por el Sol se aceleran a energías muy altas, ya sea cerca del Sol durante una erupción solar o en el espacio interplanetario por los choques asociados con la corona. eyecciones masivas.

De acuerdo, entonces parecen tener que ver tanto con las erupciones solares como con las CME. Y esta página en parte del sitio web del Centro de Vuelo Espacial Goddard dice:

Los electrones sobrecalentados de las CME se mueven a lo largo de las líneas del campo magnético más rápido de lo que puede fluir el viento solar. La reorganización del campo magnético y las erupciones solares pueden dar como resultado la formación de un choque que acelera las partículas por delante del bucle CME.

Entonces, ¿es eso lo que es una tormenta de protones, una parte de una eyección de masa coronal que fue acelerada más allá del resto de la CME por la interacción con una llamarada solar? ¿Cómo funciona?

Solía ​​pensar que las SPE eran CME que golpeaban la Tierra, pero ese no parece ser el caso, o al menos solo a veces. Después de todo, ¿por qué tener dos términos si son la misma cosa? Estoy especialmente interesado en él debido al tiempo altamente variable que tarda una SPE en llegar a la Tierra. En las condiciones adecuadas, se mueven casi a la velocidad de la luz; hubo uno así documentado en 2005 . Entonces, la forma en que se desarrollan las tormentas y cómo eso afecta su velocidad, marca una gran diferencia en la forma en que las personas y las naves espaciales deben protegerse contra ellas.

¿Crees que la buena gente de Astronomy SE puede saber la respuesta a esto?
@ Rikki-Tikki-Tavi Fui y revisé y no encontré nada. Podría haber preguntado allí, pero es un área que se superpone con Space Exploration SE, y dado que aquí es realmente donde paso mi tiempo, pregunté aquí. (En algún momento me gustaría pasar tiempo allí también, pero no ahora. No puedo perder más tiempo).
La terminología es un poco confusa aquí. Según tengo entendido, SPE no es más que un efecto medido del flujo de protones en diferentes niveles de energía, pero puede ser causado por varias cosas. Entonces, si una llamarada provoca una aceleración de iones cargados en CME o viento solar, creará un arco de choque que se moverá a mayor velocidad que el resto de la densidad de partículas que no se vio afectada por la carga de la llamarada o incluso desacelerada. Eso luego provoca la detección de una gama completa de partículas de diferentes niveles de eV, primero la llamarada en sí misma en el orden más alto, luego el arco de choque de la masa acelerada de CME y, finalmente, el resto de la CME.
¿Se puede migrar esto a Astronomía?
Puede encontrar útiles algunos de estos enlaces (en este enlace): physics.stackexchange.com/a/549422/59023
Una tormenta de partículas es solo una gran mejora en los flujos de partículas energéticas que se consideran peligrosas para las naves espaciales y los astronautas. Estos son energizados por procesos dentro o cerca de un sitio de erupción solar o por la onda de choque frente a los ICME que se mueven rápidamente.

Respuestas (1)

¿Cómo las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal crean tormentas de protones?

La respuesta adecuada a estas preguntas llena varios libros y todos terminan con muchas preguntas, pero intentaré dar un resumen de lo que dicen.

Primero, las erupciones solares son solo la mejora localizada de la radiación electromagnética (EM) (generalmente dominada en las bandas de rayos X y UV), mientras que las eyecciones de masa coronal (CME) son la erupción de grandes gotas de plasma de la corona solar .

Entonces, una llamarada solar no genera partículas directamente. Sin embargo , los procesos que generan una llamarada solar, por ejemplo, la reconexión magnética (escribí una explicación más detallada de este fenómeno en https://physics.stackexchange.com/a/559759/59023 ), aceleran las partículas cargadas. Se cree que procesos similares también son responsables de la liberación de CME.

Una CME tiene un mecanismo adicional para acelerar las partículas, es decir, una onda de choque . Las partículas cargadas en los plasmas espaciales pueden energizarse mediante todo tipo de procesos, desde la reconexión hasta los choques y las ondas electromagnéticas (por ejemplo, consulte la discusión en la siguiente respuesta https://physics.stackexchange.com/a/618127/59023 ).

Puede preguntarse cómo los choques aceleran las partículas. Escribí algunas respuestas detalladas en https://physics.stackexchange.com/a/252885/59023 y https://physics.stackexchange.com/a/344703/59023 pero la respuesta corta es que las partículas cargadas están controladas por electricidad y Los campos magnéticos y los choques en los plasmas espaciales tienen ambos en grandes cantidades y magnitudes.

Entonces, ¿es eso lo que es una tormenta de protones, una parte de una eyección de masa coronal que fue acelerada más allá del resto de la CME por la interacción con una llamarada solar?

Una tormenta de protones es solo una gran mejora (definición un tanto subjetiva de lo que califica como grande) en protones energéticos (~10 s de keV a energías > MeV) medidos por naves espaciales in situ. Estos están estrechamente relacionados con las partículas energéticas solares (SEP) .

Lo que causa esto depende de la situación. A veces, estos son el resultado de los mismos fenómenos que causaron una llamarada solar, mientras que otras veces parece que un choque de CME causó los eventos.

¿Cómo funciona?

Vea mis comentarios y enlaces anteriores sobre la aceleración de partículas cargadas.

Solía ​​pensar que las SPE eran CME que golpeaban la Tierra, pero ese no parece ser el caso, o al menos solo a veces. Después de todo, ¿por qué tener dos términos si son la misma cosa?

Bueno, no le des tanto crédito a los científicos. Tenemos mucha redundancia en la jerga sobre algunos temas y se necesita mucho esfuerzo para reducir esto porque los científicos, especialmente los más antiguos que crearon los múltiples términos, tienden a ser tercos;)

Bromas aparte, tienes razón en que estos son dos fenómenos diferentes, pero a menudo están vinculados por fuentes comunes o uno puede causar al otro (como dije anteriormente).