Estudio numérico y observacional de la dinámica del plasma en la propagación de ondas en manchas solares y en la deflexión de eyecciones coronales de masa

Abstract

A partir del desarrollo de nuevos telescopios que proveen observaciones de alta resolución espacial y temporal en distintas longitudes de onda junto con los avances en simulaciones numéricas fue posible caracterizar una amplia variedad de estructuras y fenómenos solares. En esta tesis se estudian diferentes aspectos de la dinámica del plasma que involucran distintas estructuras solares: la propagación de ondas magnetohidrodinámicas en manchas solares y las deflexiones de eyecciones coronales de masa. En ambos fenómenos el campo magnético juega un importante rol: en la propagación de ondas magnetohidrodinámicas actúa como guía de ondas desde la fotosfera hacia la corona, siendo capaz de modificar la velocidad y frecuencias características de la oscilación; en las deflexiones de eyecciones coronales de masa las distintas estructuras de campo magnético local y global constituyen una de las principales causas de deflexión. La Heliosismología, rama de la física solar que estudia los modos de oscilación en el interior solar, ha permitido proveer información acerca de los parámetros de plasma de distintas regiones del interior, como la densidad, la temperatura y el campo magnético. Desde hace relativamente poco tiempo fue posible adquirir imágenes y espectros de alta resolución temporal y espacial que muestran que las oscilaciones están presentes en la mayoría de las estructuras coronales, siendo objeto de estudio de la sismología coronal. El estudio de las ondas magnetohidrodinámicas son de gran interés ya que se cree que juegan un rol fundamental en el transporte de energía a través de la atmósfera solar, constituyéndose como uno de los posibles mecanismos del calentamiento coronal. En particular en esta tesis se discute si el origen del fenómeno observado en un evento particular es de carácter intrínseco (modos normales de oscilación) o el resultado de un forzado desde la fotosfera por parte de modos heliosismológicos. También se analiza si este fenómeno se corresponde con ondas magnetoacústicas de gravedad propagándose a lo largo líneas de campo o si puede interpretarse como la manifestación intermitente de mini eyecciones coronales de masa. Las eyecciones coronales de masa son los principales precursores de las tormentas geomagnéticas. El estudio de su dinámica, como la dirección y velocidad de propagación tiene vital importancia en el clima espacial y aporta información a las predicciones de tormentas solares direccionadas hacia la Tierra. Para entender las deflexiones de las eyecciones coronales de masa, es necesario caracterizar el ambiente coronal en el estadio temprano del desarrollo de estas. En esta tesis se lleva a cabo esta caracterización y el estudio evolutivo para varios eventos. La parte I de la tesis consiste en el marco teórico. En el primer capítulo se caracterizan distintas estructuras solares, haciendo énfasis en las específicamente involucradas en este trabajo, y en la fenomenología asociada a ellas obtenida a través de observaciones. En un segundo capitulo se describen los conceptos generales de la física de plasmas, las ecuaciones de la magnetohidrodinámica y los distintos tipos de ondas que pueden propagarse en la atmósfera solar. En la parte II se describen los procedimientos y resultados de la tesis. En el capítulo 3 se analiza la serie observacional de una señal periódica propagándose en una mancha solar. En el capitulo 4 se presenta el trabajo numérico realizado y se analizan las simulaciones. Se presenta también un enfoque analítico para el estudio de los periodos. Se muestra en el capítulo 5 el estudio sistemático de las eyecciones coronales de masa correspondientes a un período de tiempo de un año y para un caso particular en el que se encuentra una deflexión de la dirección radial de propagación. Para este caso se detalla el ambiente magnético en el que se desarrolla la eyección coronal de masa. En la parte III se discuten los resultados generales y las conclusiones y se proponen algunos lineamientos para el trabajo futuro.