Una de las grandes preguntas de la física solar es por qué la actividad del sol sigue un ciclo regular de 11 años. Investigadores de Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), un instituto de investigación alemán independiente, ahora presentamos nuevos hallazgos, indicando que las fuerzas de marea de Venus, La Tierra y Júpiter influyen en el campo magnético solar, gobernando así el ciclo solar. El equipo de investigadores presenta sus hallazgos en la revista Física solar .

En principio, no es inusual que la actividad magnética de una estrella como el sol experimente una oscilación cíclica. Y, sin embargo, los modelos anteriores no han podido explicar adecuadamente el ciclo muy regular del sol. El equipo de investigación del HZDR ha logrado demostrar que las fuerzas de marea planetarias en el sol actúan como un reloj exterior, y son el factor decisivo detrás de su ritmo constante. Para lograr este resultado, los científicos compararon sistemáticamente las observaciones históricas de la actividad solar de los últimos mil años con las constelaciones planetarias, probando estadísticamente que los dos fenómenos están relacionados. "Hay un nivel asombrosamente alto de concordancia:lo que vemos es un completo paralelismo con los planetas en el transcurso de 90 ciclos, "dijo Frank Stefani, autor principal del estudio. "Todo apunta a un proceso cronometrado".

Al igual que con la atracción gravitacional de la Luna que causa mareas en la Tierra, los planetas pueden desplazar el plasma caliente en la superficie del sol. Las fuerzas de las mareas son más fuertes cuando hay una alineación máxima Venus-Tierra-Júpiter; una constelación que ocurre cada 11.07 años. Pero el efecto es demasiado débil para perturbar significativamente el flujo en el interior solar, razón por la cual se descuidó durante mucho tiempo la coincidencia temporal. Sin embargo, Luego, los investigadores del HZDR encontraron evidencia de un posible mecanismo indirecto que puede influir en el campo magnético solar a través de las fuerzas de las mareas:oscilaciones en la inestabilidad de Tayler, un efecto físico que, de cierta corriente, puede cambiar el comportamiento de un líquido conductor o de un plasma. Sobre la base de este concepto, los científicos desarrollaron su primer modelo en 2016; Desde entonces, han avanzado este modelo en su nuevo estudio para presentar un escenario más realista.

Gatillo pequeño con un gran impacto:las mareas aprovechan la inestabilidad

En el plasma caliente del sol la inestabilidad de Tayler perturba el flujo y el campo magnético, ella misma reacciona muy sensiblemente a fuerzas diminutas. Un pequeño empuje de energía es suficiente para que las perturbaciones oscilen entre la helicidad de la mano derecha y la de la izquierda (la proyección del giro en la dirección del impulso). El impulso requerido para esto puede ser inducido por las fuerzas de las mareas planetarias cada once años, lo que finalmente también establece el ritmo al que el campo magnético invierte la polaridad del sol.

"Cuando leí por primera vez sobre ideas que vinculan la dínamo solar con los planetas, Yo era muy escéptico, Stefani recordó. "Pero cuando descubrimos que la inestabilidad de Tayler impulsada por la corriente experimentaba oscilaciones de helicidad en nuestras simulaciones por computadora, Me pregunté:¿Qué pasaría si el plasma fuera impactado por un pequeño, ¿Perturbación similar a una marea? El resultado fue fenomenal. La oscilación estaba realmente excitada y se sincronizó con el tiempo de la perturbación externa ".

Dinamo solar con un toque añadido

En el escenario estándar de una dínamo, la rotación del sol y el movimiento complejo del plasma solar crean un campo magnético que cambia cíclicamente. Aquí interactúan dos efectos:el plasma gira más rápidamente en el ecuador solar que en los polos. Esto conduce al efecto omega:las líneas del campo magnético congeladas en el plasma se extienden alrededor del sol y convierten el campo magnético en un campo alineado casi paralelo al ecuador solar. El efecto alfa describe un mecanismo que retuerce las líneas del campo magnético, forzando el campo magnético de regreso en una dirección norte-sur.

¿Qué causa exactamente el efecto alfa? sin embargo, es un tema de disputa. El modelo de Stefani indica que la inestabilidad de Tayler es en parte responsable de esto. Los investigadores consideran que el escenario más plausible es aquel en el que una dínamo solar clásica se combina con las modulaciones excitadas por los planetas. "Entonces el sol sería completamente normal, estrella más vieja cuyo ciclo de dínamo, sin embargo, está sincronizado por las mareas, "resumió Stefani." Lo mejor de nuestro nuevo modelo es que ahora podemos explicar fácilmente los efectos que antes eran difíciles de modelar, como herencias 'falsas', como se observa con las manchas solares, o el conocido doble pico en la curva de actividad del sol ".

Además de influir en el ciclo de 11 años, Las fuerzas de marea planetarias también pueden tener otros efectos sobre el sol. Por ejemplo, También es concebible que modifiquen la estratificación del plasma en la región de transición entre la zona radiante interior y la zona de convección exterior del sol (la tacoclina) de tal forma que el flujo magnético se pueda conducir más fácilmente. En esas condiciones, la magnitud de los ciclos de actividad también podría modificarse, como sucedió una vez con el Mínimo de Maunder, cuando hubo una fuerte disminución de la actividad solar durante una fase más larga.

A largo plazo, un modelo más preciso de la dinamo solar ayudaría a los científicos a cuantificar los procesos relevantes para el clima, como el clima espacial, de manera más eficaz, y quizás incluso para mejorar las predicciones climáticas algún día. Los cálculos del nuevo modelo también significan que, además de las fuerzas de las mareas, potencialmente otro, mecanismos hasta ahora descuidados tendrían que integrarse en la teoría de la dínamo solar, mecanismos con fuerzas débiles que, sin embargo, como saben ahora los investigadores, pueden tener un impacto importante. Para poder investigar esta cuestión fundamental en el laboratorio, también, los investigadores están preparando actualmente un nuevo experimento de metal líquido en HZDR.