A continuación, destacamos los resultados de nuestro resumen anual de 2022.

A lo largo del año 2022, los efectos de ionización parcial, los efectos de ionización fuera de equilibrio y los fluidos múltiples han sido uno de los principales bloques de desarrollo tanto desde la perspectiva teórica como numérica. Por ejemplo, se ha logrado una generalización de las ecuaciones de Braginskii de 1965 para plasmas multi-especies generales con masas y temperaturas arbitrarias, donde todas las viscosidades y flujos de calor en el modelo se describen mediante sus propias ecuaciones de evolución. Este nuevo enfoque tiene una ventaja crucial en la que las componentes paralelas a lo largo de las líneas de campo magnético no se vuelven ilimitadas (infinitamente grandes) en regímenes de baja colisionalidad de interés para este grupo, como, por ejemplo, la corona solar (Hunana et al. 2022). En este bloque temático, también se han realizado simulaciones 2D y 3D utilizando un modelo de dos fluidos que trata las especies neutras e ionizadas como dos componentes separados, para analizar el efecto que tiene la interacción colisional entre ambas componentes en la dinámica de la lluvia coronal, la evolución de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, la propagación de ondas magnetoacústicas a través de la cromosfera solar o el calentamiento del plasma (Martínez-Gómez et al. 2022a). Otro ejemplo de desarrollo teórico con posibles aplicaciones numéricas ha sido la búsqueda de los efectos de la difusión ambipolar en la cromosfera desde una perspectiva más fundamental mediante soluciones analíticas. Las soluciones obtenidas para casos con simetría cilíndrica se demuestran como una prueba exigente, pero no obstante viable, para los códigos magnetohidrodinámicos (MHD) que incorporan difusión ambipolar. Además, se han realizado ejecuciones detalladas de tablas de las soluciones disponibles públicamente para la comunidad (Moreno-Insertis et al. 2022). Por último, se han comenzado a estudiar los efectos de la ionización fuera de equilibrio del átomo de hidrógeno junto con el estudio de los efectos Lyman α en configuraciones simples para aplicarlos más tarde en simulaciones realistas que incluyan la cromosfera.

La mejora y prueba de las capacidades de los códigos MHD disponibles en el grupo solar ha sido otro de los principales desarrollos clave realizados en 2022. Por ejemplo, los resultados obtenidos por Moreno-Insertis et al. 2022 se utilizaron para verificar que el código MHD Bifrost es capaz de reproducir las soluciones teóricas con la suficiente precisión hasta tiempos de difusión muy avanzados, así como para explorar las propiedades asintóticas de estas soluciones teóricas. Además de eso, se han realizado varios cambios en el código MANCHA, cuyo objetivo era aumentar la eficiencia y agregar nuevas características que permitieran a los investigadores realizar experimentos más realistas y explorar nuevas áreas de investigación. Por ejemplo, el código MANCHA se ha extendido para poder simular simulaciones solares hasta la corona, agregando un nuevo módulo que calcula de manera eficiente uno de los ingredientes clave en la corona: la conducción térmica (Navarro et al. 2022). La preparación del código MANCHA para su extensión multifluida con radiación también ha sido otra rama de trabajo relacionada con el desarrollo numérico en 2022. Además, se han desarrollado nuevas rutinas de ecuaciones de estado y opacidad que permiten separar las contribuciones de fondo en equilibrio de las tratadas fuera del equilibrio. Además de enfrentar diferentes desafíos en la física solar, el gran desarrollo generado en MANCHA es útil para estudiar estrellas frías de secuencia principal (G, K, M), lo que contribuye a una mejor comprensión de la física estelar. Para llevar a cabo todas estas tareas, fue necesario no solo realizar numerosas pruebas de escalado y experimentos numéricos en máquinas locales en el IAC, sino también en supercomputadoras como LaPalma, PICASSO, PizDaint y MareNostrum4; así como trabajar en colaboración con colaboradores externos.

Durante 2022, en este proyecto también se ha centrado en diferentes fenómenos de la atmósfera solar y la correspondiente comparación con observaciones. Como ejemplo ilustrativo, se han modelado por primera vez Puntos Brillantes Coronales (CBPs) con la suficiente realismo para desentrañar los mecanismos que los generan y proporcionarles energía, siendo capaces también de explicar diferentes características observadas desde satélites espaciales. La comparación con observaciones se realiza a través de imágenes sintéticas de SDO/AIA, Solar Orbiter EUI-HRI e IRIS que se han calculado a partir del experimento numérico realizado con el código Bifrost (Nóbrega-Siverio y Moreno-Insertis, 2022). Otro ejemplo es la combinación de experimentos numéricos en 3D con el código MoLMH y modelado directo utilizando la línea Hα para estudiar oscilaciones transversales de hilo prominencial. Los resultados contienen implicaciones relevantes para el campo de la sismología de prominencias, mostrando que la emisión Hα se puede utilizar para detectar el modo fundamental de las oscilaciones (Martínez-Gómez et al. 2022b). Además, se han analizado observaciones de alta resolución en tierra de fenómenos ejectivos como chorros en la atmósfera solar, encontrando similitudes sorprendentes con resultados obtenidos de experimentos numéricos. Además, ha habido contribuciones significativas de los miembros de este proyecto al avance de las observaciones y la construcción de nuevos telescopios (Quintero et al. 2022) y satélites (De Pontieu et al. 2022, Cheung et al. 2022), utilizando el conocimiento adquirido de los experimentos teórico-numéricos. Finalmente, se realizó un primer intento exploratorio para comprender la física de agujeros coronales y regiones activas desde un punto de vista global a través de soluciones magnetohidrostáticas en 2D (Terradas et al. 2022), lo que requerirá un mayor desarrollo en los próximos años para su comparación con observaciones.


Por último, pero no menos importante, se han aplicado herramientas de vanguardia como las proporcionadas por el Aprendizaje Automático (Machine Learning) y la estadística Bayesiana a problemas de la atmósfera solar. En este sentido, se lanzó un proyecto para caracterizar los límites de los métodos de k-means y su aplicación a observaciones solares. Además, se han iniciado nuevos desarrollos en códigos de transferencia radiativa para utilizarlos en un estudio preliminar de un enfoque de aprendizaje automático para el cálculo de términos radiativos. El desarrollo de la aplicación de técnicas bayesianas a la comparación de modelos en la sismología de la atmósfera solar continuó en 2022, con la publicación de un artículo de revisión que recoge los principales resultados obtenidos en la última década (Arregui 2022a). Además, el formalismo bayesiano se ha aplicado con éxito a la predicción de la amplitud del ciclo de actividad solar, proponiendo una nueva metodología para cuantificar la bondad tanto de la predicción como del modelo subyacente (Arregui 2022b).