Además, los avances en heliosismología (es decir, sondear el interior solar con la ayuda de ondas acústicas solares) han establecido que este perfil de rotación es casi constante en toda la zona de convección. Esta capa del sol se extiende desde una profundidad de aproximadamente 200.000 kilómetros hasta la superficie solar visible y alberga violentos levantamientos de plasma caliente que desempeñan un papel crucial en el impulso del magnetismo y la actividad solar.

Si bien los modelos teóricos han postulado durante mucho tiempo una ligera diferencia de temperatura entre los polos solares y el ecuador para mantener el patrón de rotación del sol, ha resultado notoriamente difícil de medir. Después de todo, las observaciones tienen que "mirar a través" del fondo del interior profundo del sol, que mide hasta un millón de grados de temperatura. Sin embargo, como demuestran los investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS), ahora es posible determinar la diferencia de temperatura a partir de observaciones de las oscilaciones del sol de largo período.

El trabajo está publicado en la revista Science Advances .

En su análisis de los datos de observación obtenidos por el generador de imágenes heliosísmicas y magnéticas (HMI) a bordo del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA de 2017 a 2021, los científicos recurrieron a las oscilaciones solares globales con períodos largos que pueden discernirse como movimientos giratorios en la superficie solar. Los científicos del MPS informaron sobre el descubrimiento de estas oscilaciones inerciales hace tres años. Entre estos modos observados, los modos de latitudes altas con velocidades de hasta 70 km por hora resultaron ser especialmente influyentes.

Para estudiar la naturaleza no lineal de estas oscilaciones en latitudes altas, el equipo realizó una serie de simulaciones numéricas tridimensionales. En sus simulaciones, las oscilaciones de altas latitudes transportan calor desde los polos solares al ecuador, lo que limita la diferencia de temperatura entre los polos del sol y el ecuador a menos de siete grados.

"Esta pequeña diferencia de temperatura entre los polos y el ecuador controla el equilibrio del momento angular en el Sol y, por tanto, es un importante mecanismo de retroalimentación para la dinámica global del Sol", afirma el director de MPS, Prof. Dr. Laurent Gizon.

En sus simulaciones, los investigadores describieron por primera vez los procesos cruciales en un modelo completamente tridimensional. Los esfuerzos anteriores se habían limitado a enfoques bidimensionales que asumían la simetría alrededor del eje de rotación del sol.

"Combinar las simulaciones no lineales con las observaciones nos permitió comprender la física de las oscilaciones de período largo y su papel en el control de la rotación diferencial del sol", dice el postdoctorado de MPS y autor principal del estudio, el Dr. Yuto Bekki.

Las oscilaciones solares en latitudes altas están impulsadas por un gradiente de temperatura de manera similar a los ciclones extratropicales en la Tierra. La física es similar, aunque los detalles son diferentes:"En el Sol, el polo solar está unos siete grados más caliente que el ecuador y esto es suficiente para impulsar flujos de unos 70 kilómetros por hora en una gran fracción del sol. El proceso es algo similar a la conducción de ciclones", afirma el Dr. Robert Cameron, científico del MPS.

Sondear la física del interior profundo del sol es difícil. Este estudio es importante porque muestra que las oscilaciones del sol de largo período no sólo son sondas útiles del interior solar, sino que también desempeñan un papel activo en la forma en que funciona el sol. El trabajo futuro estará dirigido a comprender mejor el papel de estas oscilaciones y su potencial de diagnóstico.