La previsión meteorológica es una herramienta poderosa. Durante la temporada de huracanes, los meteorólogos crean simulaciones por computadora para predecir estas tormentas destructivas y hacia dónde pueden viajar, lo que ayuda a prevenir daños a las comunidades costeras. Cuando se intenta predecir el clima, no las tormentas en la Tierra, crear estas simulaciones se vuelve un poco más complejo. Para simular el clima, necesitarás colocar el sol, los planetas y un enorme espacio vacío entre ellos en un entorno virtual, conocido como campo de simulación, donde se llevarían a cabo todos los presupuestos.
El clima espacial es muy diferente de la tormenta que se ve en la Tierra. Estos eventos provienen del sol, que expulsa de su superficie las erupciones de partículas cargadas y campos magnéticos. Los más poderosos de estos eventos se llaman masas coronales interplanetarias o CME, cuyas velocidades de viaje se acercan a las 1800 millas por segundo (2899 kilómetros por segundo).
Para ponerlo en perspectiva, una CME podría cruzar la masa de material equivalente al Lago Ángeles en Los Ángeles en poco menos de dos segundos, casi más rápido de lo que se necesita para decir "espacio-tiempo".
Cuando estas CMES golpean la Tierra, pueden provocar tormentas geomagnéticas, que se manifiestan en el cielo como hermosas auroras. Estas tormentas también pueden dañar infraestructura tecnológica clave, como distraer el flujo de electricidad en la red y provocar que los transformadores se sobrecalienten o recalienten.
Las tormentas geomagnéticas, provocadas por el espacio-tiempo, producen hermosas emisiones de luz, pero también pueden dañar los satélites. Frank Olsen, Noruega / Momento vía Getty Images
Para comprender mejor cómo estas tormentas pueden hacer tanto, nuestro equipo de investigación creó simulaciones para mostrar cómo las tormentas se comunican con un escudo magnético natural e impulsan una actividad geomagnética peligrosa que puede apagar la red eléctrica.
En el estudio publicado en octubre de 2025 en la revista astrofísica, modelamos una de las fuentes de estas tormentas geomagnéticas: pequeños vórtices similares a tornados alargaban la puesta de sol. Estas votaciones se llaman cuerdas de flujo, y los satélites ya habían notado pequeñas cuerdas esponjosas, pero nuestro trabajo ayudó a detectar cómo se generan.
Desafío
Nuestro equipo comenzó esta investigación en el verano de 2023, cuando uno de nosotros, un experto en tiempo espacial, notó inconsistencias en la observación espacial. Este artículo encontró tormentas geomagnéticas que aparecen durante el período en el que no están destinadas a prevenir erupciones solares que no impactarían en la Tierra.
El experto en meteorología espacial quería saber si había eventos en el tiempo espacial que fueran más pequeños que las masas coronales y no se expresaran directamente a partir de erupciones solares. Predijo que tales fenómenos podrían formarse en el espacio entre el Sol y la Tierra, en lugar de en la atmósfera solar.
Un ejemplo de estos fenómenos meteorológicos más pequeños en el espacio es la cuerda de flujo magnético: haces de campos magnéticos enrollados entre sí como una cuerda. Su descubrimiento en simulaciones por computadora de erupciones solares sugeriría dónde se pueden formar estos eventos espacio-temporales. A diferencia de las observaciones satelitales, puedes retroceder una hora o seguir el evento en sentido ascendente en la simulación para ver de dónde provienen.
A veces el Sol expulsa líneas de masa de plasma y campos magnéticos, llamados eventos de masa coronal.
Entonces le preguntó a otro autor, un destacado experto en simulación. Resultó que encontrar fenómenos meteorológicos más pequeños no era tan sencillo como simular una gran erupción solar y lanzar modelos informáticos que duraran lo suficiente como para que la erupción llegara a la Tierra. Actualmente, las simulaciones por computadora no deberían resolver estos menores eventos. En cambio, están diseñados para centrarse en grandes erupciones solares, porque tienen la mayor influencia en la infraestructura de la Tierra.
Esta deficiencia fue bastante decepcionante. Era como intentar pronosticar un huracán con una simulación que muestra sólo patrones temporales globales. Como no puedes ver el huracán en esa escala, lo perderías por completo.
Estas simulaciones con mayores proporciones se conocen como simulaciones globales. Estudian cómo se forman las erupciones solares en la superficie del sol y viajan por el espacio. Estas simulaciones tratan los flujos de partículas acusadas y campos magnéticos que flotan en el espacio como un líquido para reducir el precio de la computadora, en comparación con modelar cada partícula acusada de forma independiente. Es como medir la temperatura total del agua en las botellas, en lugar de medirla individualmente por cada molécula de agua individualmente.
Dado que estos cálculos se realizan en un espacio tan grande, no pueden resolver todos los detalles. Para acceder al enorme espacio entre el Sol y los planetas, los investigadores separan el espacio en grandes cubos, análogos a los píxeles bidimensionales de una cámara. En la simulación, estos cubos representan un área de 1 millón de millas (1,6 millones de kilómetros) de ancho, alto y alrededor del mundo. Esta distancia equivale aproximadamente al 1% de la distancia entre el suelo y el sol.
La busqueda comienza
Nuestra búsqueda comenzó con lo que se sentía al buscar agujas en el pueblo. Observamos antiguas simulaciones globales, buscando una pequeña mancha pasajera, que marcaría la cuerda de la casualidad, dentro del espacio del universo cientos de veces extendido desde el sol. Nuestra búsqueda inicial no arrojó nada.
Luego cambiamos nuestro enfoque a las simulaciones de Maja 2024. Solant Erupcia. Esta vez nos fijamos especialmente en la región donde la erupción solar chocó frente a ella en un flujo silencioso de partículas acumuladas y campos magnéticos, llamado viento solar.
Había: expresar un sistema de cuerda de flujo magnético.
Sin embargo, nuestro entusiasmo fue de corto plazo. No podríamos decir de dónde vinieron estas cuerdas fundentes. Las cuerdas de flujo modeladas también eran demasiado pequeñas para sobrevivir, al final de los fizzels porque se volvieron demasiado pequeñas para resolverlas con nuestra red de simulación.
Pero era el tipo de marca que necesitábamos: la presencia de una cuerda fundente en el lugar donde la erupción solar chocó con los vientos solares.
Para resolver el problema, decidimos cerrar esta brecha y crear una computadora con un tamaño de cuadrícula pequeño a partir de la simulación global anterior utilizada. Dado que estaba prohibido aumentar la resolución a través del espacio de simulación general, decidimos aumentar solo la resolución de la simulación a lo largo del trance del flujo de la cuerda.
Nuevas simulaciones ahora podrían resolver las funciones que extienden distancias de seis veces el diámetro de 8.000 millas (o 128.000 kilómetros) a decenas de miles de millas, casi 100 veces mejor que las simulaciones anteriores.
Comparación de tamaños de simulación bajos y mejorados. Hemos identificado un flujo en la simulación original de baja resolución, pero pronto desembarcó. Cuando mejoramos la red de simulación, pudimos ver más cuerdas de casualidad. CC BI-NC-ND Creación de descubrimiento
Una vez que diseñamos y probamos la red de simulación, llegó el momento de simular la misma erupción solar que condujo a la formación de estas cuerdas de flujo en un modelo menos fino. Queríamos estudiar la formación de estas cuerdas de flujo y cómo crecieron, cambiaron de forma y probablemente desaparecieron en la cuña más estrecha, que incluye el espacio entre el Sol y la Tierra. Los resultados fueron sorprendentes.
La vista de alta resolución reveló que las cuerdas de flujo se formaron cuando la erupción solar apuñaló un viento solar más lento frente a ella. Las nuevas estructuras han poseído una complejidad y una fuerza increíbles que duraron mucho más de lo que esperábamos. En el sentido meteorológico, era como si observar un huracán fuera el desove de grupos de tornados.
Descubrimos que los campos magnéticos en estos jardineros eran lo suficientemente fuertes como para desencadenar una tormenta geomagnética significativa y desafían algunos problemas reales aquí en la Tierra. Pero lo más importante es que las simulaciones confirmaron que realmente hay eventos espacio-temporales que se forman localmente en el espacio entre el Sol y la Tierra. Nuestro siguiente paso es simular cómo una característica similar de un tornado similar al viento solar puede verse afectada por nuestro planeta y nuestra infraestructura.
Esta incisión bidimensional del marco de simulación muestra una erupción solar que se mueve rápidamente hacia el suelo. La erupción se inserta en un viento solar más lento frente a ella, provocando la constelación de la constelación del flujo magnético de la cuerda. Las cuerdas de flujo magnético aparecen como islas en el cuadro de simulación. Las líneas continuas representan líneas de campo magnético y la barra de color muestra el número de partículas cargadas. Las cuerdas fundentes se mueven hacia el suelo después de formarse con el viento solar. El vídeo también muestra cómo las pruebas espaciales de misión bordeada o rápida, constelaciones de cuatro satélites que forman una configuración de tetraedro, podrían examinar la formación y el crecimiento de estas estructuras en el viento solar.
Ver estos flujos brillando en forma de simulación tan rápidamente y moviéndose hacia el suelo fue emocionante, pero en conexión con eso. Fue emocionante porque este descubrimiento podría ayudar a planificar mejor los futuros fenómenos meteorológicos en el espacio extremo. Al mismo tiempo, está relacionado, porque en las condiciones climáticas actuales estos hilos de flujo aparecerían sólo como un pequeño problema en las condiciones climáticas actuales.
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