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9 Feb. 2010

Las pulsaciones del Sol

Cuando miramos el Sol, no podemos penetrar más allá de la capa más externa, la fotosfera, de la cual proceden los fotones, las partículas que constituyen la radiación y que vemos. ¿Cómo sería posible adentrarnos cognitivamente en su interior?

Annia Domènech

Imaginemos que tenemos una caja metálica. Si nos mantenemos a distancia, es imposible determinar si está llena o vacía. Sin embargo, al golpearla, el sonido resultante aportará información sobre su contenido: sonará más grave si está repleta, y hueca si no lo está. El cerebro humano es capaz de reconocer un material  u otro y algunas de sus características,  en función del sonido que produce.

La sismología funciona de un modo parecido: a partir de cómo se propagan las ondas en el interior de un cuerpo  se infiere su estructura.  Y es que la “firma” de las ondas al atravesar un tipo de material es única, y depende de sus características, es sencillo para cualquier persona comprobar que el sonido no se desplaza igual en el aire que en el agua. La sismología no es una ciencia que permanezca en la Tierra, sino que también viaja a las estrellas. Las técnicas que se utilizan para conocer el interior estelar son básicamente las mismas que las aplicadas al terrestre. Por cuestión de cercanía, y facilidad de observación, primero se escuchó el “canto” del Sol. Fue el nacimiento de la Heliosismología.

El instrumento musical más brillante

Nuestra estrella, como las demás, es una esfera gaseosa incandescente. Para comprender cómo suena, vamos a tocar el clarinete. Soplamos en la boquilla, que vibra modificando el aire y generando ondas sonoras que permanecen atrapadas dentro del instrumento. En el Sol ocurre algo parecido. La turbulencia existente en las capas más externas provoca cambios de presión en el gas y crea sonido, como la boquilla del clarinete, y las ondas sonoras -que se originan justo debajo de la superficie visible en una capa muy fina de unos 200 ó 300 kilómetros de espesor cuando el radio solar es de  700.000 km- permanecen dentro de la estrella y resuenan como en un instrumento musical.

Sorprendente, ¿verdad? Las estrellas son cavidades naturales para las ondas sonoras, parecidas al cuerpo de un instrumento. No podemos captar dichas ondas puesto que al estar el espacio vacío carecen de un medio en el cual desplazarse hasta nosotros. Sin embargo, las comprensiones y expansiones del material gaseoso estelar provocan una ligera oscilación en sus cuerpos que sí es detectable. Se trata de la manifestación aparente de las ondas sonoras que están desplazándose en su interior, cuyo estudio permite conocer cómo son las distintas capas de la estrella.

La cercanía del Sol, a sólo 150 millones de  kilómetros, permite distinguir no sólo las ondas que se desplazan de forma global sino también las que se transmiten en escalas menores, con una longitud muy pequeña.  Analizándolas, se puede observar el movimiento del plasma en los primeros miles de kilómetros por debajo de la superficie, cómo sube, baja y es modificado por el campo magnético.

Las manchas solares son uno de los rasgos solares más conocidos, pero hasta hace poco se ignoraba qué ocurre debajo de ellas, sólo se sabía que son fenómenos magnéticos, y buenos indicadores de la actividad solar, que sigue un ciclo de once años durante los cuales aumenta y disminuye. Cuando la estrella está muy activa, libera gran cantidad de materia, partículas con cargas eléctricas, que pueden ser peligrosas para las misiones espaciales, estropear los satélites de comunicaciones y provocar cortes de electricidad. Por el lado menos pragmático, esas expulsiones de masa generan las bellísimas auroras polares.

La espalda del Sol

Nuestra estrella gira sobre sí misma con un periodo de unos 27 días y, por tanto, tiene un lado oculto al observador terrestre.  “Mirar” lo que ocurre en la espalda del Sol y hacer predicciones sobre cómo serán las regiones  que nos darán la cara, es importante para prevenir las consecuencias de su actividad, y esto puede hacerse con la sismología. Existe una técnica de observación, llamada farside (lado oculto), que permite determinar la posición de una mancha solar en la cara escondida del Sol. Como explica Irene González-Hernández, investigadora del NOAO (National Optical Astronomical Observatory) en el marco de la IV Conferencia Internacional HELAS, celebrada en Lanzarote (Islas Canarias): “la actividad de detrás del Sol  se observa a partir de las ondas de la parte frontal. Hacemos un modelo de cómo se propagan esas ondas desde el farside hasta el frontside (hemisferio visible al observador) y lo comparamos con lo que estamos observando. Cuando los datos no coinciden con el modelo, esto significa que las ondas han pasado por una zona de concentración de campo magnético, es decir por una mancha solar”. 

González-Hernández añade que utilizan los datos de la red terrestre GONG (Global Oscillation Network Group), que con seis estaciones repartidas por todo el globo permite observar el Sol en continuo, sin que “caiga” la noche. La primera red de telescopios que se “relevan” fue BiSON, de la Universidad de Birmingham, a mediados  de los años ochenta y cuyo primer instrumento, todavía en funcionamiento, se instaló en Tenerife en 1977.

Otro instrumento utilizado para el farside es MDI (Michelson Doppler Imager), a bordo del satélite SoHO (Solar and Heliospheric Observatory), la misión más exitosa jamás realizada para el estudio del Sol y fruto de la colaboración de las agencias espaciales europea y norteamericana (ESA y NASA).  MDI pronto tendrá ayuda en su quehacer: la semana próxima la NASA lanzará el SDO (Solar Dynamics Observatory), con el instrumento HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) a bordo.

Las mejoras más importantes de SDO respecto a SoHO, o mejor dicho del instrumento HMI frente a MDI son, destaca en Lanzarote Richard Bogart, de la Universidad de Stanford: “una mejor resolución, mayor cobertura y la capacidad de medir los campos magnéticos”. Será la primera vez que se dispondrá de medidas continuas de la totalidad del Sol, lo que permitirá seguir la evolución de las estructuras en el sistema completo: desde debajo de la superficie, a través de los campos superficiales y en las estructuras coronales.

Desde sus comienzos, hace treinta años, la Heliosismología escucha esa gran caja de resonancia que es el Sol, cuya naturaleza parece “cambiar” cuanto más se aprende sobre ella. ¿Es la estrella típicamente solar que se creía?  En muchos aspectos parece ser que no, en otros habrá que esperar a ver qué nos aporta la investigación en los años venideros. 

Más información:
IV Conferencia Internacional HELAS
http://www.iac.es/congreso/helas4/

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