La superficie visible del sol o la fotosfera, es alrededor de 6, 000 ° C. Pero unos pocos miles de kilómetros por encima de él, una pequeña distancia si consideramos el tamaño del sol, la atmósfera solar, también llamada corona, es cientos de veces más caliente, alcanzando un millón de grados centígrados o más.

Este pico de temperatura, a pesar de la mayor distancia de la principal fuente de energía del sol, se ha observado en la mayoría de las estrellas, y representa un rompecabezas fundamental sobre el que los astrofísicos han reflexionado durante décadas.

En 1942, el científico sueco Hannes Alfvén propuso una explicación. Teorizó que las ondas magnetizadas de plasma podrían transportar enormes cantidades de energía a lo largo del campo magnético del sol desde su interior hasta la corona. evitando la fotosfera antes de explotar con calor en la atmósfera superior del sol.

La teoría había sido tentativamente aceptada, pero aún necesitábamos pruebas, en forma de observación empírica, que estas ondas existieron. Nuestro estudio reciente finalmente ha logrado esto, validando la teoría de Alfvén de 80 años y acercándonos un paso más a aprovechar este fenómeno de alta energía aquí en la Tierra.

Preguntas candentes

El problema del calentamiento coronal se ha establecido desde finales de la década de 1930, cuando el espectroscopista sueco Bengt Edlén y el astrofísico alemán Walter Grotrian observaron por primera vez fenómenos en la corona solar que solo podrían estar presentes si su temperatura fuera de unos pocos millones de grados centígrados.

Esto representa temperaturas de hasta 1, 000 veces más caliente que la fotosfera debajo de él, que es la superficie del sol que podemos ver desde la Tierra. Calcular el calor de la fotosfera siempre ha sido relativamente sencillo:solo necesitamos medir la luz que nos llega del sol, y compararlo con modelos de espectro que predicen la temperatura de la fuente de luz.

Durante muchas décadas de estudio, la temperatura de la fotosfera se ha estimado constantemente en alrededor de 6, 000 ° C. El hallazgo de Edlén y Grotrian de que la corona del sol es mucho más caliente que la fotosfera, a pesar de estar más lejos del núcleo del sol, su principal fuente de energía, ha provocado que la comunidad científica se rasque la cabeza mucho.

Los científicos observaron las propiedades del sol para explicar esta disparidad. El sol está compuesto casi en su totalidad por plasma, que es un gas altamente ionizado que lleva una carga eléctrica. El movimiento de este plasma en la zona de convección, la parte superior del interior solar, produce enormes corrientes eléctricas y fuertes campos magnéticos.

Estos campos luego son arrastrados hacia arriba desde el interior del sol por convección, y burbujean en su superficie visible en forma de manchas solares oscuras, que son grupos de campos magnéticos que pueden formar una variedad de estructuras magnéticas en la atmósfera solar.

Aquí es donde entra en juego la teoría de Alfvén. Razonó que dentro del plasma magnetizado del sol cualquier movimiento de partículas cargadas eléctricamente perturbaría el campo magnético, creando ondas que pueden transportar enormes cantidades de energía a lo largo de grandes distancias, desde la superficie del sol hasta la atmósfera superior. El calor viaja a lo largo de los llamados tubos de flujo magnético solar antes de estallar en la corona. produciendo su alta temperatura.

Estas ondas de plasma magnéticas ahora se llaman ondas de Alfvén, y su participación en la explicación del calentamiento coronal llevó a que Alfvén fuera galardonado con el Premio Nobel de Física en 1970.

Observando las olas de Alfvén

Pero quedaba el problema de observar realmente estas ondas. Están sucediendo tantas cosas en la superficie del sol y en su atmósfera, desde fenómenos muchas veces más grandes que la Tierra hasta pequeños cambios por debajo de la resolución de nuestra instrumentación, que la evidencia de observación directa de las ondas de Alfvén en la fotosfera no se había logrado antes.

Pero los avances recientes en instrumentación han abierto una nueva ventana a través de la cual podemos examinar la física solar. Uno de estos instrumentos es el espectropolarímetro bidimensional interferométrico (IBIS) para espectroscopía de imágenes, instalado en el telescopio solar Dunn en el estado estadounidense de Nuevo México. Este instrumento nos ha permitido realizar observaciones y mediciones mucho más detalladas del sol.

Combinado con buenas condiciones de visualización, simulaciones por ordenador avanzadas, y los esfuerzos de un equipo internacional de científicos de siete instituciones de investigación, usamos el IBIS para finalmente confirmar, por primera vez, la existencia de ondas de Alfvén en tubos de flujo magnético solar.

Nueva fuente de energía

El descubrimiento directo de las ondas de Alfvén en la fotosfera solar es un paso importante hacia la explotación de su alto potencial energético aquí en la Tierra. Podrían ayudarnos a investigar la fusión nuclear, por ejemplo, que es el proceso que tiene lugar dentro del sol y que implica que pequeñas cantidades de materia se conviertan en enormes cantidades de energía. Nuestras centrales nucleares actuales utilizan la fisión nuclear, que, según los críticos, produce desechos nucleares peligrosos, especialmente en el caso de desastres, incluido el que tuvo lugar en Fukushima en 2011.

Crear energía limpia mediante la reproducción de la fusión nuclear del sol en la Tierra sigue siendo un gran desafío, porque todavía necesitaríamos generar 100 millones de grados centígrados rápidamente para que se produzca la fusión. Las ondas de Alfvén podrían ser una forma de hacerlo. Nuestro creciente conocimiento del sol muestra que ciertamente es posible, en las condiciones adecuadas.

También esperamos más revelaciones solares pronto, gracias a nuevo, misiones e instrumentos innovadores. El satélite Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea está ahora en órbita alrededor del sol, entregando imágenes y tomando medidas de las regiones polares inexploradas de la estrella. Terrestre la inauguración de lo nuevo, También se espera que los telescopios solares de alto rendimiento mejoren nuestras observaciones del sol desde la Tierra.

Con muchos secretos del sol aún por descubrir, incluidas las propiedades del campo magnético del sol, este es un momento emocionante para los estudios solares. Nuestra detección de las ondas de Alfvén es solo una contribución a un campo más amplio que busca desentrañar los misterios restantes del sol para aplicaciones prácticas en la Tierra.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.