En este proyecto estudiaremos las características de ondas de choque y perturbaciones de diferentes escalas en varios entornos de la heliosfera. La heliosfera es el lugar en el espacio dominado por el viento solar. En el viento solar existen perturbaciones de gran escala como los choques interplanetarios (IP) que se forman por la propagación de eyecciones de masa coronal (EMC) rápidas o por la interacción entre una corriente lenta de viento solar y una rápida. También existen choques de proa que se forman delante de cada planeta por el encuentro del viento solar supersónico con obstáculos planetarios (magnetosferas o planetas sin campo). Estos choques producen regiones de antechoque delante de ellos y magnetofundas río abajo. Los antechoques y magnetofundas están llenos de perturbaciones de micro-escala, i.e., ondas e inestabilidades electromagnéticas. Las características de los choques, antechoques y de las magnetofundas son variables debido a diferencias en el plasma (velocidad, temperatura, densidad, campo magnético, beta del plasma, partículas supertérmicas), a la intensidad del choque (medida por el número de Mach) y a las diferentes orientaciones de campo magnético IP. Los choques que estudiaremos son: choques IP generados por EMC y por interacción de corrientes, choques de proa planetarios (Tierra, Mercurio y Saturno). Estudiaremos los perfiles de los choques y la generación de ondas e inestabilidades de micro-escala en sus antechoques y magnetofundas. El objetivo es entender como es que la fuerza del choque (número de Mach), así como el tamaño del choque, beta del plasma y orientación del campo magnético modulan sus propiedades y las de las ondas de micro-escala cercanas. Los choques IP observados hasta ahora por STEREO tienen números de Mach <4 (Blanco-Cano et al., 2013) y son mucho más planos que los choques de proa planetarios. El choque de proa terrestre tiene un número de Mach alto, Mms = 8 la mayoría del tiempo. En contraste, el choque de proa de Mercurio tiene Mms < 5, mientras que el choque de proa delante de Saturno es muy fuerte, MMS = 11. Además de las diferencias en intensidad, los choques son de tamaños muy diferentes y el campo IP tiene diferentes orientaciones: la región de interaccción del viento solar con Mercurio crea un choque con una escala 10 veces menor que el choque terrestre, mientras que el choque en Saturno es cientos de veces más grande que el choque terrestre. Cerca de Mercurio el campo IP es casi radial con tBr < 20 grados. A la altura de la órbita de la Tierra tBr = 45 grados y cerca de Saturno tBr = 80 grados. El estudiar esta variedad de choques nos permitirá entender como es que las características de las regiones de transición son moduladas por el número de Mach, la geometría, la beta del plasma y el tamaño de la región. Estudiaremos choques IP generados por interacción de corrientes y por EMC con datos de las misiones STEREO, ACE y WIND. El estudio de ondas e inestabilidades cerca de choques de proa se llevará a cabo con datos observados por las misiones Cluster, Themis, MESSENGER, y Cassini y con el uso de simulaciones numéricas híbridas globales y locales. Actualmente el Sol se encuentra casi en el máximo de su ciclo de actividad después de un período de mínima actividad muy extendido. Estudiaremos también la firma cerca del Sol de perturbaciones de pequeña escala conocidas como blobs, los cuales pueden interactuar con las corrientes de viento solar y ser observadas dentro de corrientes de interacción (detrás de choques IP) a una unidad astronómica.

Las aportaciones de este proyecto serán: 1) determinar las características de choques IP corrotantes observados por STEREO en la fase de máximo solar 2) determinar las características de las ondas observadas río arriba y río debajo de choques IP, así como el papel que estas perturbaciones juegan en los procesos de aceleración cerca del choque, 3) determinar las extensiones y geometría de los antechoques asociados a estos choques, 4) Determinar las características de los choques generados en el viento solar por eyecciones de masa coronal rápidas, asi como fenómenos de micro-escala asociados con estos choques, 4) determinar la características de los antechoques asociados a choques generados por eyecciones de masa coronal durante el máximo solar 5) determinar las características de las magnetofundas que viajan enfrente de las eyecciones de masa coronal en el medio interplanetario, 5) Estudiar las características de ondas dentro de eyecciones de masa coronal, 6) determinar las características y evolución de las ondas y estructuras no lineales como cavitones en la región de interacción del viento solar con la magnetosfera terrestre, 6) determinar las características del choque y antechoque de Mercurio 7) comparar las características de los antechoques de Mercurio y de la Tierra 8) Estudiar ondas tipo espejo (tormentas) en magnetofundas de choques IP y en la magnetofunda terrestre, 9) Los resultados enocntrados en los antechoque terrestre y hermiano de comparar’an con el antechoque de Saturno. A continuación se da más detalle sobre las contribuciones del proyecto dividiendo en temas principales: 1) Choques IP y ondas. Estudiar en detalle las características de las ondas de choque IP usando datos de la misión STEREO. Se utilizarán datos de campo magnético y de plasma para saber que tipo de ondas de micro-escala crecen cerca de los choques generados por interacción de corrientes (choques corrotantes) y EMCs. Se investigará el papel que juegan estas ondas en definir las características macroscópicas del choque mismo y de la magnetofunda que existe detrás del choque. Se determinara la extensión de los antechoques y posibles diferencias en los eventos asociados a PSE (partículas solares energéticas). 2) Eyecciones de Masa coronal y choques asociados, se estudiarán las características de la magnetofunda que existe entre el choque y una EMC con mediciones in situ. También se determinará si existen o no ondas de baja frecuenica dentro de las eyectas. Usar datos de partículas energéticas para verificar predicciones hechas sobre el papel que juegan las ondas en los procesos de aceleración de partículas energéticas solares. 3) Choque terrestre. Estudiar en detalle las características de las ondas usando simulaciones híbridas globales y locales para entender la ubicación y evolución de las ondas en el antechoque, influencia de las ondas en el choque, magnetofunda y acoplamiento entre el viento solar y la magnetosfera. Con el objetivo de entender que efecto tiene la orientación del campo magnético interplanetario en el acoplamiento del viento solar con la magnetosfera se utilizarán diferentes orientaciones para el campo interplanetario. Se trabajara también en el estudio de cavitones en el antechoque, así como de la frontera compresiva del antechoque 4) Choque de Mercurio. Se utilizarán datos de la misión MESSENGER para determinar como son las ondas cercanas al choque. También se estudiaran los perfiles del choque de Mercurio. Este estudio se complementara mediante el uso de simulaciones numéricas híbridas. 5) Mapeo de Blobs. Estudiar la ocurrencia de blobs en imágenes de luz blanca de coronógrafos, y tratar de identificar las firmas in situ a 1 UA de estas perturbaciones del viento solar lento. -Se publicarán artículos en revistas del Science Citation Index. -Presentación de los resultados en foros internacionales de la especialidad. -Presentación del trabajo desarrollado en conferencias de divulgación. Se terminaran tres tesis de doctorado y se incorporara estudiantes de maestría y doctorado.