La reconexión del campo magnético es un proceso crucial para el calentamiento y la aceleración de partículas durante las llamaradas solares. Las turbulencias no se tuvieron en cuenta hasta que las simulaciones numéricas permitieron analizar fenómenos acoplados mutuamente que se extienden en una amplia gama de escalas.
Se observan llamaradas solares como resultado de erupciones en estructuras de campo magnético ancladas al Sol en las manchas solares. Con el fin de comprender la física de esta actividad solar, un grupo de científicos financiado por la Unión Europea se dedicó a estudiar la reconexión del campo magnético.
En su imagen clásica con una sola lámina de corrientes, la reconexión no puede alcanzar velocidades lo suficientemente elevadas como para causar la rápida liberación de energía que se observa en las llamaradas solares. Además, existe una diferencia inmensa entre la energía magnética introducida y los flujos de partículas aceleradas.
El proyecto SERAF (Solar eruptions and flares: Bridging the gap) pretendía cubrir el hueco existente entre la escala de la energía introducida (esto es, el grosor de la lámina de corriente) y la de la energía disipada. Existe un problema similar en la dinámica clásica de fluidos, en el cual la escala de la energía introducida (por lo general según el diámetro de tubo) es mayor que la escala aplicable a las moléculas.
En fluidos viscosos, la diferencia de escala entre un extremo y el otro se nutre de una cascada de pequeños vórtices mediante los cuales se transporta energía hasta las escalas más cortas. El equipo del proyecto SERAF pretendía resolver la distancia de escala en la reconexión magnética utilizando el concepto de múltiples islas magnéticas, también llamadas plasmoides, que desempeñarían el papel de los vórtices.
Esta imagen de reconexión magnética turbulenta se estudió detalladamente mediante simulaciones numéricas 3D que abarcaban una amplia gama de escalas. La fragmentación de la lámina de corriente en distintas escalas espaciales y temporales junto con la reescalabilidad de las ecuaciones de la magnetohidrodinámica (MHD) permitieron a los científicos de SERAF reproducir el fenómeno.
En particular, los científicos utilizaron un código de MHD basado en el método de elementos finitos con una malla autoadaptable con el fin de representar la formación de plasmoides más pequeños de forma continua. Los resultados de las simulaciones se validaron mediante observaciones solares del Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), en el norte de Chile.
La reconexión en cascada confirmada por los resultados del proyecto SERAF puede conciliar la dinámica a gran escala de los fenómenos eruptivos con la naturaleza de pequeña escala de la aceleración de partículas. Así pues, se ha encontrado una conexión que se buscaba desde hace tiempo entre escenarios «clásicos» y «caóticos» de liberación de energía.
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