Ondas EMIC

Las ondas son perturbaciones de un medio que se propagan en el mismo, llevando consigo información y energía. En los plasmas, la combinación de sus propiedades electromagnéticas con su comportamiento como fluido permite que en estos medios se propaguen una gran variedad de ondas. Entre la miríada de estas ondas, las ondas electromagnéticas ión-ciclotrón (EMIC en sus siglas en inglés) son consideradas como un elemento clave en la disipación de la energía de las perturbaciones a escalas menores a las del girorradio iónico, esto es, el radio de la hélice que describe el movimiento de un ión en presencia de un campo magnético uniforme. La disipación mediante ondas EMIC podría contribuir al calentamiento del viento solar, de la corona solar o a explicar otras propiedades de los plasmas.

Las ondas EMIC se propagan en dirección paralela al campo magnética, tienen polarización levógira en el sistema de referencia del plasma y frecuencias cercanas a la frecuencia ión-ciclotrón. Mientras que el viento solar medido a la distancia de la órbita terrestre está compuesto principalmente de protrones y electrones, tambiñen contiene un porcentaje pequeño de iones positivos más pesados, principalmente núcleos de helio (partículas alfa). Los iones pesados son incluso más abundantes en otros tipos de plasmas, como el que se encuentra en las capas más cercanas al Sol, o el del interior de la magnetosfera terrestre. En dichos entornos, las ondas EMIC son excitadas en diferentes bandas de energía, cada una de ellas cercana a la girofrecuencia de una población iónica. En este contexto, las interacciones onda-partícula dan lugar a la energización de las partículas, de manera que las ondas EMIC pueden acelerar las partículas con las que interactúan e incluso crear un diferencial de velocidad entre las poblaciones iónicas.

Nuestro grupo utiliza simulaciones numéricas para estudiar la propagación de ondas en medios inhomogéneos, las cuales complementamos con datos de misiones espaciales como Parker Solar Probe (PSP), Solar Orbiter (SolO) y Magnetospheric MultiScale (MMS). Uno de nuestros objetivos principales como grupo de investigación es usar datos in-situ de dichas misiones espaciales para detectar ondas EMIC en el viento solar, para así determinar qué condiciones son más favorables a la generación de ondas EMIC y como su abundancia y evolución varían respecto a la distancia al Sol. Por otro lado, también aspiramos a mejorar el conociemiento actual sobre la relación de las ondas EMIC con otros procesos que tienen lugar en los plasmas, como la turbulencia o la reconexión magnética.

Figura: Detección de ondas EMIC con datos de Solar Orbiter