Los flujos de plasma caliente dentro del Sol crean un patrón característico en su superficie:la granulación. Las regiones brillantes y más oscuras dentro de este patrón cambian rápidamente. La granulación es la principal responsable de las variaciones de brillo del Sol que ocurren en menos de cinco horas. Esta imagen de la granulación fue tomada en 2009 por el instrumento IMaX a bordo del observatorio solar aerotransportado Sunrise. Crédito:MPS
El sol brilla desde los cielos aparentemente tranquilo e invariable. De hecho, no siempre brilla con un brillo uniforme, pero muestra atenuaciones e iluminaciones. Solo dos fenómenos son responsables de estas fluctuaciones:los campos magnéticos en la superficie visible y las gigantescas corrientes de plasma, burbujeando desde el interior de la estrella. Un equipo encabezado por el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Göttingen informa este resultado en la edición de hoy de Astronomía de la naturaleza . Por primera vez, los científicos han logrado reconstruir las fluctuaciones de brillo en todas las escalas de tiempo observadas hasta la fecha, desde minutos hasta décadas. Estos nuevos conocimientos no solo son importantes para la investigación climática, pero también se puede aplicar a estrellas distantes. Y pueden simplificar la búsqueda futura de exoplanetas.
Cuando un exoplaneta transita frente a su estrella madre, la estrella se oscurece brevemente. Incluso desde una distancia de muchos años luz, Los telescopios espaciales registran estos cambios y, por lo tanto, detectan los exoplanetas. En teoria. En la práctica, es mas complicado como fluctúa el brillo de muchas estrellas, similar a la del sol.
Estas fluctuaciones pueden superponerse a las señales de los exoplanetas que pasan. "Sin embargo, si conocemos los detalles de las fluctuaciones de brillo intrínsecas de la estrella, los exoplanetas pueden detectarse con gran precisión, "dice Alexander Shapiro del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar.
Shapiro y sus colegas han dado un primer paso en esta dirección con su artículo actual, con una mirada detallada a una estrella especial:nuestro Sol. Desde el comienzo de la era espacial, Numerosas naves espaciales han entregado datos detallados recopilados que no se vieron afectados por las perturbaciones causadas por la atmósfera de la Tierra.
Estos datos desafían seriamente cualquier modelo que describa fluctuaciones en el brillo estelar:¿se pueden reconstruir las fluctuaciones medidas usando un modelo? ¿Y es posible vincular las fluctuaciones a las propiedades físicas de la estrella?
Los campos magnéticos del Sol son responsables de las variaciones de brillo a largo plazo de nuestra estrella. En su superficie, se vuelven notables en forma de regiones oscuras, las llamadas manchas solares. Crédito:NASA / SDO
Una dificultad particular:el brillo de nuestro Sol varía en escalas de tiempo muy diferentes. Algunas fluctuaciones tienen ciclos de solo unos minutos; otros, que tienen un impacto en el clima a largo plazo de la Tierra, solo puede ser registrado por investigadores durante décadas. Hasta ahora ha faltado una teoría unificada que abarque todas estas escalas de tiempo.
El tour de force del nuevo estudio radica exactamente en este punto. Demuestra que solo dos fenómenos determinan qué tan brillante brilla nuestra estrella. Por un lado están las corrientes de plasma caliente que se elevan desde el interior del Sol, enfriándose y hundiéndose de nuevo en sus profundidades. El caliente, El material ascendente es más brillante que el plasma que ya se ha enfriado en la superficie.
De este modo, las corrientes generan una característica, patrón que cambia rápidamente de áreas claras y oscuras, conocido como granulación. Las estructuras típicas dentro de esta granulación tienen un tamaño de varios cientos de kilómetros. "La granulación provoca principalmente fluctuaciones rápidas de brillo, con escalas de tiempo de menos de cinco horas, "dice la investigadora y coautora de Max Planck, Natalie Krivova.
Por otra parte, Los campos magnéticos variables del Sol juegan un papel decisivo. Durante períodos de alta actividad, se pueden reconocer en la superficie visible de nuestra estrella por medio de regiones oscuras (manchas solares) y especialmente áreas brillantes (fáculas). En comparación con la granulación, ambas estructuras son muy grandes; algunas manchas solares incluso se pueden discernir a simple vista desde la Tierra. Además, las variaciones en su número y forma son considerablemente más lentas. Por lo tanto, los cambios en el campo magnético del Sol provocan fluctuaciones de brillo en escalas de tiempo de más de cinco horas.
Para sus análisis, los investigadores emplearon datos obtenidos de instrumentos de las sondas espaciales SOHO (Observatorio Solar y Heliosférico) y SDO (Observatorio de Dinámica Solar), que han estado registrando los patrones de brillo y los campos magnéticos en la superficie del Sol durante años. Usando estos registros, algunos de los cuales cubren un período de 19 años de desarrollo solar, pudieron analizar las fluctuaciones de brillo y, a su vez, compararlas con los datos medidos obtenidos de PICARD y SOHO (obtenidos por otro instrumento que registró el campo magnético).
Todas las fluctuaciones de brillo medidas anteriormente, tanto rápidas como a muy largo plazo, se pueden reproducir de esta manera. "Los resultados de nuestro estudio nos muestran que hemos identificado los parámetros rectores en nuestro modelo, "concluye Sami K. Solanki, Director del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar y segundo autor del estudio. "Esto ahora nos permitirá, finalmente, para modelar las fluctuaciones de brillo de otras estrellas ".
