Detectan fulguraciones en estrellas utilizando las señales de GPS

La técnica permite no sólo la detección y medida de la intensidad de la fulguración estelar, sino también la estimación aproximada de la posición de la fuente

Manuel Hernández-Pajares, investigador del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Grupo de Investigación en Ciencias y Tecnologías del Espacio (CTE-CRAE) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), en colaboración con David Moreno-Borràs, graduado recientemente en Ingeniería Informática en la Facultad de Informática de Barcelona (FIB), y también actual miembro del IEEC, ha desarrollado una técnica que permite detectar fulguraciones estelares utilizando las señales que emiten los sistemas de navegación por satélite, popularmente conocidos como GPS (por sus siglas en inglés), es decir, el Sistema de Posicionamiento Global.

Las fulguraciones (en inglés, flares) son emisiones electromagnéticas repentinas en determinadas zonas de la superficie de las estrellas que desprenden grandes cantidades de energía. Cuando estas emisiones llegan a nuestro planeta generan una descarga de iones, que provoca una sobre-ionización repentina de la parte alta de la atmósfera terrestre (ionosfera).

«La manera más sencilla de explicar lo que hemos hecho es compararlo con las sombras chinas: en lugar de observar directamente el fenómeno, lo que hacemos es mirar la sombra, la huella que deja en la atmósfera la fluctuación repentina de una parte de la radiación estelar», explica Hernández-Pajares, también responsable del Grupo de determinación Ionosférica y navegación por SAtélite y sistemas Terrestres (IonSAT) de la UPC. «Y esto lo hacemos utilizando los sistemas de navegación por satélite, lo que conocemos como GPS».

Este método permite la detección de aumentos repentinos de la radiación de las estrellas utilizando solo medidas de los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS), como el GPS. Hasta ahora, las fulguraciones se detectaban en el Sol a través de sondas espaciales como el SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) –una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA–, o mediante telescopios como Swift o Fermi, ambos de la NASA, que pueden detectar fulguraciones en otras estrellas.

La técnica desarrollada permite no sólo la detección y medida de la intensidad de la fulguración, sino también la estimación aproximada de la posición de la fuente en la esfera celeste con una incertidumbre de solo unos pocos grados. Esta técnica abre la puerta a un nuevo tipo de astronomía para la detección y estudio de estos fenómenos: un nuevo método que utiliza datos a tiempo real y de acceso abierto gracias a los receptores permanentes GNSS distribuidos por todo el mundo.

Leyenda: Señal en el ritmo de variación del nivel de ionización de la parte alta de la atmósfera (ionosfera) en la vertical de la estrella Proxima Centauri, probablemente debida a una gran fulguración que mostró el 18 de marzo de 2016
Créditos: UPC

Primera prueba: posible detección de fulguraciones solares en 2012

Este hallazgo ha sido posible gracias al refinamiento de la técnica desarrollada previamente por el Dr. Hernández-Pajares para detectar y medir fulguraciones solares de intensidad fuerte, media y débil. Esta técnica está implementada actualmente, y en tiempo real, en un proyecto de la ESA del programa Space Situational Awareness. El algoritmo desarrollado se ha verificado con dos fulguraciones estelares más lejanas y, por tanto, más difíciles de detectar: ​​una en la estrella Proxima Centauri (detectada el 18 de marzo de 2016) y otra en la estrella NGTS J121939.5-355557 (localizada el 1 de febrero de 2016). Las estimaciones obtenidas con el algoritmo han sido contrastadas con éxito con las de los estudios que utilizan técnicas astronómicas convencionales.

Un paso más allá: identificar la habitabilidad de exoplanetas

Los investigadores han iniciado un nuevo proyecto financiado por la ESA para confirmar la nueva técnica y determinar si podría abrir un nuevo campo de exploración de las medidas de la actividad estelar, con potenciales aplicaciones, tales como estimar la habitabilidad de exoplanetas, entre otras.

«Precisamente esta fuente de energía que detectamos indirectamente con el GPS –el incremento repentino del flujo de fotones en la banda ultravioleta extrema– es uno de los elementos clave para poder determinar si estos exoplanetas podrían presentar condiciones habitables», explica el investigador.

Esta investigación se presenta en un artículo titulado «Real-time detection, location and measurement of geoeffective stellar flares from Global Navigation Satellite System fecha: new technique and case studies», de M. Hernández-Pajares y D. Moreno-Borràs, publicado en la revista Space Weather de la American Geophysical Union el 22 de febrero de 2020.

* Nota de prensa de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) en colaboración con la Oficina de Comunicación del IEEC.

Enlaces

– IEEC
– UPC
– Grup de recerca CTE-CRAE

Más información

Esta investigación se presenta en un artículo titulado «Real-time detection, location and measurement of geoeffective stellar flares from Global Navigation Satellite System data: new technique and case studies», de M. Hernández-Pajares y D. Moreno-Borràs, publicado en la revista Space Weather de la American Geophysical Union el 22 de febrero de 2020.

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Imagen: solar-flare-NASA.jpg
Leyenda: Imagen de una fulguración solar capturada por el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA en 2017. 
Créditos: NASA/SDO/Goddard.

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Barcelona, España
Ana Montaner
Correo electrónico: comunicacio@ieec.cat 

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Barcelona, España
Manuel Hernández-Pajares
Grupo de Investigación en Ciencias y Tecnologías del Espacio (CTE-CRAE) de la UPC
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correo electrónico: manuel.hernandez@upc.edu; hernandez@ieec.cat