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Fulguraciones y explosiones solares

16/sep/18 6:22 AM
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Imágenes de alta resolución espacial de dos fulguraciones, adquiridas con el satélite IRIS (arriba) y con el satélite SDO (abajo), ambos operados por la NASA. En ambos casos las imágenes muestran una región del Sol con varias manchas justo antes de que ocurra una fulguración y durante la misma. En las imágenes superiores se muestra una fulguración cerca del centro del disco. En las imágenes inferiores se puede ver la fulguración en el limbo (borde) solar y la eyección de material es evidente (panel del medio)./
 

Jaime de la Cruz Rodríguez

En el argot astrofísico solemos clasificar lo interesante que una estrella puede llegar a ser en base a su actividad magnética: a más actividad, más misterios que resolver y “diversión” para el científico que intenta estudiarla. Todas la estrellas rotan sobre sí mismas y los niveles de actividad magnética están relacionados con esta rotación. Las estrellas que muestran poca actividad magnética suelen rotar lentamente y son muy estables a lo largo de su vida. Pero cuando la rotación es más rápida, las estrellas empiezan a mostrar un alto grado de actividad magnética que puede dar lugar a eventos explosivos y altamente transitorios. La actividad magnética se manifiesta en la superficie de la estrella en forma de campos magnéticos que cambian con el tiempo.

El Sol es una estrella con una actividad magnética moderada, pero con efectos claramente visibles. Esta actividad magnética está modulada con un periodo de once años y durante ese periodo hay una fase de muy alta actividad y una fase de muy baja actividad. En estos momentos el Sol se encuentra casi en el mínimo de ese ciclo de once años y hay muy poca actividad. Uno de los efectos más espectaculares relacionados con el magnetismo son las fulguraciones y eyecciones de masa coronal. Las auroras boreales que observamos en la Tierra son el resultado de estos eventos explosivos que eyectan grandes cantidades de material del Sol hacia la Tierra y que entran en nuestra atmósfera a través de los polos.

La manifestación mas clara de actividad magnética en la superficie del Sol es, quizás, las manchas solares. Las manchas son concentraciones muy fuertes y extendidas de campo magnético que son mucho más oscuras que su entorno debido a un efecto de vaciado del gas dentro de la macha y a que el transporte de la luz en esas condiciones es mucho menos efectivo. Cuando el campo magnético en torno a estas manchas tiene una topología muy complicada, el sistema se vuelve inestable y en cierta manera se reconfigura hacia un estado más simple, a la vez que se libera una gran cantidad de energía en las capas más externas del Sol: en la fotosfera, la cromosfera y la corona. Así se originan las fulguraciones solares.

Las fulguraciones son, en cierta manera, un misterio para la comunidad científica y, de hecho, no hemos conseguido hacer predicciones basadas en principios físicos. Por ejemplo, podemos usar estimaciones del campo magnético en la superficie del Sol para intuir en qué región es más probable que ocurra una fulguración, pero no hemos conseguido saber cuándo van a ocurrir o si van a ocurrir siquiera. El ingrediente principal es la complejidad de esa configuración magnética. Un contraejemplo donde sí que hemos conseguido hacer predicciones relativamente precisas es en el campo de la meteorología, donde se pueden obtener predicciones del tiempo con varios días de antelación. Pero incluso si no nos interesara predecir las fulguraciones, sino tan solo entenderlas, nos sigue faltando un conocimiento profundo de los procesos físicos que se desencadenan durante una fulguración y de cómo explicar la gran cantidad de energía que se transporta y disipa en la atmósfera solar.

Quizás uno de los aspectos que pueden ayudar a obtener un conocimiento teórico más profundo de las fulguraciones es la investigación del campo magnético. Las técnicas que actualmente utilizamos para estimar el campo magnético en la superficie del Sol han sido desarrolladas principalmente por científicos españoles del Instituto de Astrofísica de Canarias durante los últimos veinticinco años.

En la imagen podemos ver dos regiones activas en el Sol con varias mancha antes y durante la fulguración. El aumento de brillo que se ve en las imágenes se debe a la liberación de energía en la cromosfera solar. Los paneles inferiores de la imagen también muestran la eyección de masa coronal (en forma de burbuja), que puede dar lugar a auroras boreales cuando chocan contra la atmósfera de la Tierra. La comunidad científica está intentando resolver cómo esta energía de origen magnético es transferida al gas de la atmósfera solar. La teoría más aceptada es que en las capas más altas de la atmósfera solar (en la corona) se genera un haz de electrones que se propaga hacia la superficie del Sol y acaba impactando con el resto de átomos en capas un poco más profundas (principalmente en la cromosfera). Incluso el origen de esos electrones genera controversia porque no podemos justificar que se genere una cantidad tan alta de electrones en la corona como la que sería necesaria para explicar las observaciones.

Podría parecer que la actividad solar tiene relativamente poca influencia en nuestra vida cotidiana, pero si el Sol tuviese una actividad magnética más extrema, la Tierra podría ser inhabitable para los humanos. Por este motivo, cuando buscamos otros planetas habitables en torno a otras estrellas, es necesario estudiar también qué actividad magnética tiene la estrella para saber si realmente podrían albergar algún tipo de vida.

Jaime de la Cruz Rodríguez nació en Tenerife y es Licenciado en Física por la Universidad de La Laguna. Realizó su tesis doctoral en el Instituto de Física Solar de la Universidad de Estocolmo, donde trabaja actualmente como investigador asociado tras estancias postdoctorales en las Universidades de Oslo (Noruega) y Uppsala (Suecia). Su investigación se centra principalmente en el estudio de la cromosfera solar, por lo que regresa asiduamente a Canarias para utilizar los telescopios del Observatorio del Roque de los Muchachos. Recientemente ha obtenido una prestigiosa beca ERC-Starting Grant de la Unión Europea.

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