Plasma caliente en Saturno perturba el campo magnético

Representación artística de la capa de plasma de Saturno basada en los datos del instrumento magnetosféricos de imágenes de Cassini. En el interior se halla la "corriente de anillo" de Saturno, un anillo invisible de iones energéticos atrapados en el campo magnético del planeta.
Un nuevo análisis basado en los datos de la sonda Cassini de la NASA, muestra una relación de causal entre las señales periódicas misteriosas del campo magnético de Saturno y las explosiones de gas caliente ionizado o plasma, alrededor del planeta.
Los científicos han descubierto que enormes nubes de plasma brotan periódicamente alrededor de Saturno y giran alrededor del planeta como una carga de ropa desequilibrada en una lavadora durante un el ciclo de centrifugado. El movimiento de este plasma caliente produce un ruido que se repite en las medidas del ambiente del campo magnético en rotación y ayuda a ilustrar por qué los científicos lo pasan tan mal para medir la duración del día en Saturno.
"Este es un avance que nos puede dar una pista sobre el origen de los misteriosos periodos cambiantes que ocultan el periodo de rotación real de Saturno", señaló Brandt Ponto, autor principal del artículo y científico del equipo Cassini, con sede en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. "La gran pregunta ahora es por qué estas explosiones ocurren periódicamente."
Los datos muestran cómo las inyecciones de plasma, las corrientes eléctricas y el campo magnético de Saturno (todos ellos fenómenos invisibles al ojo humano) se asocian en una complicada coreografía. Las explosiones periódicas de plasma forman islas de la presión que giran alrededor de Saturno. Las islas de presión "inflan" el campo magnético.

En esta animación podemos ver estos complejos procesos
La animación (arriba) muestra cómo el plasma caliente invisible de la magnetosfera de Saturno (la burbuja magnética alrededor del planeta) explota y distorsiona las líneas del campo magnético en respuesta a la presión. La magnetosfera de Saturno no es una burbuja perfecta, puesto que retrocede por la presión del viento solar, una corriente de partículas procedentes del sol.
La fuerza del viento solar estira el campo magnético del lado de Saturno, de espaldas al sol formando una larga cola llamada magnetocola. La rotura de la cola magnética aparece para dar inicio a un proceso que provoca las explosiones de plasma caliente, que a su vez inflan el campo magnético de la magnetosfera interior.
Los científicos todavía están investigando las causas del colapso de la magnetocola de Saturno, pero hay fuertes indicios de que el plasma denso y frío procedente de la luna de Saturno Encelado gira con Saturno. Las fuerzas centrífugas estiran el campo magnético hasta que la cola se parte.
La ruptura de la cola calienta el plasma alrededor de Saturno y el plasma caliente queda atrapado en el campo magnético. El plasma gira alrededor del planeta en islas a una velocidad de cerca de 100 kilómetros por segundo (360.000 km/h). De la misma manera que los sistemas de alta y baja presión producen los vientos en la Tierra, las altas presiones del espacio producen corrientes eléctricas. Estas corrientes provocan distorsiones del campo magnético.
Una señal de radio conocida como Radiación Kilométrica de Saturno, que los científicos han utilizado para estimar la duración de un día en Saturno, está íntimamente ligada al comportamiento del campo magnético de Saturno. Debido a que Saturno no tiene superficie sólida o un punto fijo para cronometrar su rotación, los científicos deducen la velocidad de rotación de los picos de este tipo de emisión de radio, que se supone que aumenta en cada rotación de un planeta. Este método ha funcionado bien para Júpiter, pero las señales de Saturno han variado. Las medidas de la década de los 80 tomada por las naves Voyager de la NASA, los datos obtenidos en 2000 por la sonda Ulysses, y los datos de Cassini a partir del 2003 presentan diferencias pequeñas pero significativas. Por eso, los científicos no saben cuánto dura el día de Saturno.
"Lo importante de este nuevo trabajo es que los científicos están comenzando a describir las relaciones globales, de causalidad entre algunas de las complejas fuerzas invisibles que conforman el entorno de Saturno", explicó Marcia Burton, los campos de la Cassini y científica de la misión Cassini del instrumento de partículas y campos en el Jet Propulsion Laboratory. "Los nuevos resultados todavía no nos aclaran la duración del día de Saturno, pero nos en cambio importantes datos para averiguarla. La duración del día de Saturno, o la velocidad de rotación de Saturno, son importantes para determinar las propiedades fundamentales de Saturno, al igual que su estructura interior y la velocidad de sus vientos."
El plasma es invisible al ojo humano, pero la cámara magnetosférica de iones y partículas neutras de Cassini proporciona una visión tridimensional mediante la detección de átomos neutros energéticos emitidos por las nubes de plasma en torno a Saturno. Los átomos energéticos neutros se forman cuando el gas neutro frío choca con las partículas cargadas eléctricamente de una nube de plasma. Las partículas resultantes tienen carga neutra, por lo que pueden escapar de los campos magnéticos. A menudo estas partículas se emiten en los campos magnéticos que rodean a los planetas.
Al unir imágenes obtenidas cada media hora, los científicos crearon videos del plasma moviéndose a la deriva alrededor del planeta. Los científicos utilizaron estas imágenes para reconstruir en 3 dimensiones la presión producida por las nubes de plasma, y complementan los resultados de las presiones derivadas del plasma de la Cassini el espectrómetro de plasma. Una vez que los científicos entender la presión y su evolución, se podría calcular las perturbaciones asociadas campo magnético a lo largo de la trayectoria de Cassini. La perturbación de campo calculada se ajustaba a los "ruidos" observados en el campo magnético a la perfección, lo que confirma la fuente de las oscilaciones del campo.
"Todos conocemos que el cambio de los períodos de rotación que se ha observado en púlsares, a millones de años-luz de distancia, y ahora nos encontramos con un fenómeno similar aquí, en Saturno", explicó Tom Krimigis, investigador principal del instrumento de imagen magnetosférica. "Con los instrumentos dirgidos donde sucede ésto, podemos afirmar que los flujos de plasma y los complejos sistemas actuales pueden enmascarar el periodo de rotación real del cuerpo central. Así es como las observaciones de nuestro sistema solar nos ayudan a comprender los lejanos objetos astrofísicos."
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