Casi cinco mil kilómetros por encima de la superficie del Sol se encuentra una pregunta centenaria para los físicos solares: ¿cómo es que las temperaturas en la atmósfera superior de la estrella, o corona, son cientos de veces más calientes que las temperaturas en la superficie visible del Sol?
Un equipo internacional de científicos tiene una nueva respuesta a la pregunta, comúnmente conocida como el problema del calentamiento de la corona del Sol, con nuevos datos de observación obtenidos con el Telescopio Solar Goode (GST) de 1,6 metros en el Observatorio Solar Big Bear (BBSO), operado por el Centro de Investigación Solar Terrestre (CSTR) del NJIT.
En un estudio publicado en Naturaleza Astronomíalos investigadores han revelado el descubrimiento de una intensa energía de onda de una región de plasma relativamente fría, oscura y fuertemente magnetizada en el Sol, capaz de atravesar la atmósfera solar y mantener temperaturas de un millón de grados Kelvin dentro de la corona.
Los investigadores dicen que el hallazgo es la última clave para desentrañar una serie de misterios relacionados con la estrella más cercana a la Tierra.
«El problema del calentamiento coronal es uno de los mayores misterios en la investigación de la física solar. Ha existido durante casi un siglo», dijo Wenda Cao, directora de BBSO y profesora de física del NJIT, coautora del estudio. «Con este estudio tenemos nuevas respuestas a este problema, que pueden ser clave para desenredar muchas preguntas confusas sobre el transporte y la disipación de energía en la atmósfera solar, así como sobre la naturaleza del clima espacial».
Usando las capacidades de imagen únicas de GST, el equipo dirigido por Yuan Ding pudo capturar inicialmente oscilaciones transversales en la región más oscura y fría del Sol, llamada umbra de manchas solares.
Estas regiones de manchas solares oscuras pueden formarse cuando el fuerte campo magnético de la estrella suprime la conducción térmica y dificulta el suministro de energía desde el interior más caliente a la superficie visible (o fotosfera), donde las temperaturas alcanzan aproximadamente los 5.000 grados centígrados.
Para investigar, el equipo midió la actividad relacionada con numerosas características oscuras detectadas en una mancha solar activa registrada el 14 de julio de 2015 por GST de BBSO, incluidos los movimientos transversales oscilatorios de las fibrillas de plasma dentro de la umbra de la mancha solar en la que el campo magnético es más de 6000 veces más fuerte. que la de la Tierra.
«Las fibrillas aparecen como estructuras en forma de cono con una altura típica de 500-1000 km y un ancho de unos 100 km», explicó Vasyl Yurchyshyn, profesor de investigación de heliofísica del NJIT-CSTR y científico principal de BBSO. «Su tiempo de vida oscila entre dos y tres minutos y tienden a reaparecer en el mismo lugar dentro de las partes más oscuras de la umbra, donde los campos magnéticos son más fuertes».
«Estas fibrillas dinámicas oscuras se habían observado en la umbra de la mancha solar durante mucho tiempo, pero por primera vez, nuestro equipo pudo detectar sus oscilaciones laterales que son manifestaciones de ondas rápidas», dijo Cao. «Estas ondas transversales persistentes y ubicuas en fibrillas fuertemente magnetizadas llevan energía hacia arriba a través de conductos magnéticos alargados verticalmente y contribuyen al calentamiento de la atmósfera superior del Sol».
A través de una simulación numérica de estas ondas, el equipo estima que la energía transportada podría ser hasta miles de veces más fuerte que las pérdidas de energía en el plasma de la región activa de la atmósfera superior del Sol, disipando energía hasta cuatro órdenes de magnitud más fuerte que la tasa de calentamiento necesaria para mantener las ardientes temperaturas del plasma en la corona.
«Se han detectado varias ondas en todas partes del Sol, pero normalmente su energía es demasiado baja para poder calentar la corona», dijo Yurchyshyn. «Las ondas rápidas detectadas en la umbra de las manchas solares son una fuente de energía persistente y eficiente que puede ser responsable de calentar la corona sobre las manchas solares».
Por ahora, los investigadores dicen que los nuevos hallazgos no solo revolucionan nuestra visión de la umbra de las manchas solares, sino que ofrecen otro paso importante para avanzar en la comprensión de los físicos sobre los procesos de transporte de energía y el calentamiento de la corona solar.
Sin embargo, persisten las preguntas sobre el problema del calentamiento coronal.
«Si bien estos hallazgos son un paso adelante para resolver el misterio, el flujo de energía que sale de las manchas solares puede ser el único responsable de calentar los bucles que están enraizados en las manchas solares», dijo Cao. «Mientras tanto, hay otras regiones libres de manchas solares asociadas con bucles coronales calientes que aún esperan ser explicadas. Esperamos que GST/BBSO continúe brindando la evidencia observacional de mayor resolución para descubrir aún más los misterios de nuestra estrella».
