La magnetosfera de Urano, la región definida por el campo magnético del planeta y el material atrapado en su interior, se enciende y apaga como un interruptor de luz todos los días a medida que gira junto con el planeta.
Está "abierto" en una orientación, lo que permite que el viento solar fluya hacia la magnetosfera; luego se cierra, formando un escudo contra el viento solar y desviándolo del planeta.
Los hallazgos provienen de los datos del Voyager 2, que aceleraron más allá del helado planeta hace más de 30 años.
Esto es muy diferente de la magnetosfera de la Tierra, que normalmente solo cambia entre abierto y cerrado en respuesta a los cambios en el viento solar.
El campo magnético de la Tierra está casi alineado con su eje de giro, lo que hace que la magnetosfera entera gire como una parte superior junto con la rotación de la Tierra.
Dado que la misma alineación de la magnetosfera de la Tierra siempre está orientada hacia el sol, el campo magnético enhebrado en el viento solar siempre presente debe cambiar de dirección para reconfigurar el campo de la Tierra de cerrado a abierto. Esto ocurre frecuentemente con fuertes tormentas solares.
Pero Urano se acuesta y gira de costado, y su campo magnético es asimétrico: está descentrado e inclinado 60 grados desde su eje. Esas características hacen que el campo magnético caiga de forma asimétrica en relación con la dirección del viento solar a medida que el gigante helado completa su rotación completa de 17.24 horas.
En lugar de que el viento solar dicte un interruptor como aquí en la Tierra, los investigadores dicen que el rápido cambio de rotación de Urano en la fuerza y orientación del campo conduce a un escenario periódico de abrir, cerrar, abrir y cerrar a medida que avanza a través del viento solar.
"Urano es una pesadilla geométrica", dice la coautora Carol Paty, profesora asociada del Instituto de Tecnología de Georgia.
"El campo magnético cae muy rápido, como un niño que rueda sobre una colina sobre los talones. Cuando el viento solar magnetizado se encuentra con este campo giratorio de la manera correcta, puede volver a conectarse y la magnetosfera de Urano se abre de abierto a cerrado y se abre todos los días ".
Paty dice que se predice que esta reconexión de viento solar ocurrirá río arriba de la magnetosfera de Urano en un rango de latitudes, con el flujo magnético cerrándose en varias partes de la magnetocola retorcida del planeta.
La reconexión de campos magnéticos es un fenómeno en todo el sistema solar.
Ocurre cuando la dirección del campo magnético interplanetario, que proviene del sol y también se conoce como campo magnético heliosférico, es opuesta a la alineación magnetosférica de un planeta. Luego, las líneas del campo magnético se empalman y reorganizan la topología magnética local, lo que permite que una oleada de energía solar ingrese al sistema.
La reconexión magnética es una de las razones de las auroras de la Tierra. Las auroras podrían ser posibles en un rango de latitudes en Urano debido a su campo magnético descentrado, pero la aurora es difícil de observar porque el planeta está a casi 2 mil millones de millas de la Tierra.
El Telescopio Espacial Hubble ocasionalmente obtiene una vista débil, pero no puede medir directamente la magnetosfera de Urano.
Los investigadores utilizaron modelos numéricos para simular la magnetosfera global del planeta y para predecir ubicaciones de reconexión favorables. Se conectaron los datos recopilados por el Voyager 2 durante su sobrevuelo de cinco días en 1986. Es el único momento que una nave espacial ha visitado.
Los investigadores dicen que aprender más sobre Urano es una clave para descubrir más acerca de los planetas más allá de nuestro sistema solar.
"La mayoría de los exoplanetas que se han descubierto parecen ser gigantes de hielo en tamaño", dice Xin Cao, candidato a doctorado de Georgia Tech en ciencias de la tierra y la atmósfera que dirigió el estudio.
"Tal vez lo que vemos en Urano y Neptuno es la norma para los planetas: magnetosferas muy únicas y campos magnéticos menos alineados. Comprender cómo estas magnetosferas complejas protegen a los exoplanetas de la radiación estelar es de importancia clave para estudiar la habitabilidad de estos mundos recién descubiertos ".
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