Un equipo internacional de investigadores, liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha confirmado la existencia de una cavidad resonante sobre las manchas solares. Estos resultados, publicados recientemente en dos artículos en las revistas Nature Astronomy y The Astrophysical Journal Letters, zanjan un debate de varias décadas sobre la naturaleza de las ondas en las regiones activas del Sol.

Las manchas solares son regiones oscuras que a menudo aparecen sobre la superficie solar. Están formadas por fuertes concentraciones de campo magnético y pueden exhibir un tamaño comparable al de la Tierra o incluso muy superior.

Desde finales de los años 60 del siglo pasado se conoce la presencia de oscilaciones en la atmósfera de estas manchas, que se han interpretado como una manifestación de ondas magnéticas. Estas ondas han captado el interés de los investigadores, ya que pueden transportar energía desde las capas interiores del Sol hacia las regiones más externas de su atmósfera. Por lo tanto, se trata de uno de los mecanismos propuestos para explicar las altas temperaturas de las capas externas del Sol, una de las grandes incógnitas de la Física Solar.

Los nuevos resultados indican que las ondas se encuentran parcialmente atrapadas en una región de la atmósfera sobre las manchas solares, lo que da lugar a la existencia de resonancias. "Este fenómeno -señala Tobías Felipe, investigador del IAC y principal autor de ambos artículos- es similar al que se produce en el interior de un instrumento musical de viento o en la cuerda de una guitarra. Al estar las ondas confinadas en una cavidad, determinadas frecuencias se ven reforzadas. En el caso del Sol, la fuerte variación de la temperatura que existe cerca de su superficie y en una zona conocida como región de transición es lo que produce que las ondas sean reflejadas y queden encerradas en esta cavidad resonante".

Para este trabajo se han desarrollado simulaciones numéricas en el superordenador Teide-HPC, una infraestructura gestionada por el Instituto Tecnológico y de Energías Renovables, en Tenerife. "Gracias a las simulaciones, hemos podido evaluar multitud de modelos que nos han permitido identificar cuáles son las mejores medidas observacionales para confirmar la presencia de la cavidad resonante y descartar aquellas cuya interpretación puede ser discutible", explica Christoph Kuckein, investigador del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam y coautor del estudio.

"Las observaciones en alta resolución tomadas en los telescopios solares del Observatorio del Teide (GREGOR y VTT) -añade Sergio González Manrique, investigador recientemente incorporado al IAC- nos permiten ver en detalle las fluctuaciones de la velocidad y la temperatura en varias capas de la atmósfera solar. Los datos concuerdan perfectamente con las predicciones de las simulaciones numéricas".

Además de esclarecer un enigma que se ha mantenido durante varias décadas, este hallazgo proporciona una nueva aplicación para poder inferir las propiedades de la atmósfera solar a partir del análisis de sus oscilaciones. "Estos trabajos futuros se beneficiarán de los datos obtenidos con la siguiente generación de telescopios solares, como el Telescopio Solar Europeo, que se instalará en La Palma", concluye Tobías Felipe.

Artículos:

- Tobías Felipe. “Signatures of sunspot oscillations and the case for chromospheric resonances”. Nature Astronomy. DOI: https://www.nature.com/articles/s41550-020-1157-5

- Felipe et al. “Chromospheric resonances above sunspots and potential seismological applications”. The Astrophysical Journal Letters. 900, L29. DOI: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/abb1a5

Contacto en el IAC:

- Tobías Felipe: tobias [at] iac.es (tobias[at]iac[dot]es)