Fotograma de la serie temporal analizada mostrando la región de la umbría de la mancha así como la fotosfera circundante. Crédito: SDO, GST, IAC.
Un equipo científico internacional, en el que participan investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL), ha descubierto ondas magnéticas en las manchas solares con un flujo de energía tan elevado que podrían mantener la atmósfera del Sol a millones de grados. El hallazgo añade una nueva pieza que faltaba en el rompecabezas de por qué las capas externas del Sol están más calientes que su superficie pese a estar más lejos de la fuente de calor. Los resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
El Sol brilla gracias a la fusión nuclear del hidrógeno en su núcleo, donde la temperatura alcanza los 16.000.000 °C. En la superficie visible (o fotosfera) del Sol, la temperatura desciende a unos 5.000 °C. Es intuitivo que el gas de hidrógeno situado más lejos de su núcleo sea más frío. Sin embargo, la corona solar, que está más alejada del núcleo que la fotosfera, alcanza temperaturas de millones de grados. Ninguna teoría ha podido explicar esta paradoja, conocida como el problema del calentamiento coronal, que desafía a la comunidad científica desde hace un siglo.
Utilizando el telescopio solar Goode de 1,6 m del Observatorio Solar Big Bear, un equipo científico internacional detectó oscilaciones en elementos oscuros de una gran mancha solar, que constituye la estructura más fría del Sol. Estos oscurecimientos son fibrillas de plasma alineadas con un fuerte campo magnético de alta intensidad en la mancha solar.
“Estos filamentos oscilan transversalmente, lo que significa que se trata de una onda magnetohidrodinámica (MHD) transversal y que son capaces de arrastrar las líneas del campo magnético para moverse lateralmente”, explica Yuan Ding, investigador del Harbin Institute of Technology (China) que ha dirigido la investigación. “Esto implica que las oscilaciones de las fibrillas podrían proporcionar un flujo de energía muy elevado”, añade.
El equipo científico ha desarrollado un modelo matemático de las ondas transversales rápidas en las manchas solares y ha calculado que el flujo de energía es entre 1.000 y 10.000 veces mayor que la energía que se desprende en el plasma de la región activa, lo que sería suficiente para mantener la atmósfera del Sol a millones de grados de temperatura.
“En el estudio se estimaron los parámetros del plasma aplicando a las observaciones un código de inversión desarrollado en el IAC”, destaca Juan C. Trelles, coautor del artículo e investigador del IAC y de la ULL. De estas dos instituciones científicas, también han participado los investigadores Carlos Quintero y Basilio Ruiz.
Además de este resultado científico, el estudio se acompaña de datos de altísima resolución espacial del área más oscura de la mancha solar o umbra, así como la dinámica de ondas de alta energía en sus fibrillas de plasma. La investigación proporciona así una visión inédita de la región de plasma fuertemente magnetizado del Sol y desempeña un papel destacado en la resolución del problema del calentamiento coronal.
La comunidad de Física Solar planea realizar más investigaciones utilizando los telescopios solares de última generación que estarán disponibles en los próximos años, tales como el Telescopio Solar Europeo (EST), que está previsto que se instale en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma.
Artículo: Ding Yuan et al: “Transverse oscillations and an energy source in a strongly magnetized sunspot”, Nature Astronomy, 2023. DOI: 10.1038/s41550-023-01973-3
Contactos en el IAC:
Juan C. Trelles Arjona, jtrelles [at] iac.es (jtrelles[at]iac[dot]es)
Carlos Quintero Noda, carlos.quintero [at] iac.es (carlos[dot]quintero[at]iac[dot]es)
Basilio Ruiz Cobo, basilio.ruiz [at] iac.es (basilio[dot]ruiz[at]iac[dot]es)
Los campos magnéticos son uno de los ingredientes fundamentales en la formación de estrellas y su evolución. En el nacimiento de una estrella, los campos magnéticos llegan a frenar su rotación durante el colapso de la nube molecular, y en el fin de la vida de una estrella, el magnetismo puede ser clave en la forma en la que se pierden las capas
Los telescopios espaciales obtienen cada día imágenes espectaculares de la actividad solar. Sin embargo, sus instrumentos son ciegos al responsable de tal actividad: el campo magnético en las capas externas de la atmósfera solar, donde tienen lugar los fenómenos explosivos que en ocasiones afectan a la Tierra. Las extraordinarias observaciones de la polarización de la luz ultravioleta del Sol logradas por la misión CLASP2 han permitido elaborar un mapa del campo magnético a través de toda la atmósfera solar, desde la fotosfera hasta la base de la extremadamente caliente corona. Esta
Pie de foto: Eclipse total de Sol desde Novosibirsk (Rusia). En un eclipse total de Sol, la Luna tapa exactamente el disco del Sol. Durante unos minutos se hace la oscuridad casi total (a pleno día) y se ve la corona solar, las estrellas y los planetas más brillantes. Créditos: J.C. Casado & D. López - starryearth.com. Shelios 2008. Un equipo internacional liderado por la Universidad de Queen, de Belfast, y en el que participa el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Andrés Asensio Ramos, descubre por qué las ondas magnéticas del interior del Sol se fortalecen y crecen
