jueves, 23 de junio de 2011

¿Un descanso para el Sol? (primera parte)



Una noticia impactante circuló en el encuentro anual de la American Astronomical Society's Solar Physics Division, celebrado a inicios del pasado mes de junio. Tres líneas independientes de investigación muestran evidencia de lo que podría ser una suspensión en el ciclo de manchas solares (las del Sol, no las de la piel, :-)). De ser cierta esta predicción, las consecuencias en el clima terrestre, la ingeniería aeroespacial y la tecnología satelital serían de enorme importancia.

Pero, ¿En qué consiste el ciclo de manchas solares?, para los poco familiarizados, he preparado un pequeño resumen que explica qué es y cómo se produce este curioso fenómeno. Para los que están mejor entendidos, en una segunda parte explico con más detalle cuáles fueron los trabajos que han llevado a tal importante predicción.


El ciclo de las manchas solares

El Sol es un cuerpo celeste formado principalmente por hidrógeno, que a la elevada gravedad del astro se fusiona para producir helio y grandes cantidades de energía en forma de luz y calor. A las elevadas temperaturas así producidas, muchos átomos y moléculas quedan tan energizados que tienden a desprender electrones con facilidad, convirtiéndose en iones. Gran parte del Sol se compone de gas ionizado, o mejor conocido como plasma.

Los iones tienen cargas eléctricas capaces de generar campos electrostáticos y magnéticos a su alrededor. El magnetismo del Sol es mucho más complejo que el de la Tierra, la cual tiene en esencia un solo un polo positivo y otro negativo. En el Sol, hay varias partículas que pueden actuar como polos magnéticos, y están dispersas por todas partes; estas partículas están en constante movimiento relativo por efecto de la rotación del Sol, que es más rápida en el ecuador que en los polos, y los campos magnéticos que describen están cambiando todo el tiempo. El magnetismo solar se evidencia fácilmente cuando se observa una imagen de la corona solar, en la que llaman la atención varios torrentes de plasma que describen arcos y líneas radiantes en la superficie del Sol; estas líneas se componen de gas ionizado sometido a un campo magnético, como cuando uno coloca polvo de hierro alrededor de un imán y éste se ordena formando arcos entre los polos del imán.


Las líneas de emisión observables en la corona solar se pueden entender como plasma organizado en un campo magnético de la misma forma en la que el polvo de hierro se ordena alrededor de un imán. Izquierda, fotografía de dos polos magnéticos opuestos en una región de la corona solar, a un lado se observa una interpretación de los arcos hecha en computadora (imágenes cortesía de NASA); derecha, polvo de hierro sometido a un campo magnético (foto tomada de flickr.com)

A menudo, distintos campos magnéticos se aproximan e interactúan de una manera particular que provoca expulsión espontánea de materia de la superficie solar. De estas interacciones se generan los vientos y tormentas solares, o eyecciones de masa coronal, cuando el evento es de gran magnitud. Estas liberaciones se ven acompañadas frecuentemente por cantidades ingentes de radiación ultravioleta y rayos X, que podrían ser nocivos para la vida en la Tierra, si no hubiera protección por parte del campo magnético del planeta. Se ha demostrado en el pasado que les eyecciones de masa coronal tienen un efecto importante sobre los satélites artificiales, tendiendo a interrumpir las señales de comunicación con los centros de operación. Ejemplos de eyección de masa coronal se muestran en los siguientes videos, captados por los observatorios SOHO y SDA de la NASA. En el primero se aprecia la magnitud de un evento de eyección, y en el segundo, cómo se comportan los arcos magnéticos involucrados en un evento distinto, también de eyección:




Es de esperarse que en las regiones del Sol donde ocurren las eyecciones exista un elevado magnetismo. Y de hecho, en algunas regiones el magnetismo es tan elevado que puede interrumpir el ciclo de convección solar (a través de un fenómeno conocido como corrientes de Eddy, o de Foucault, explicado en este link), provocando que el gas recién calentado en el interior no llegue a la superficie. En estas regiones el gas está más frío, y la superficie se oscurece (a mayor temperatura, un objeto radiante emite más radiación, y por tanto, más luz). Aquellas regiones oscuras son las manchas solares. Las manchas no tienen en sí mismas un efecto directo sobre la Tierra, pero las expulsiones de materia y energía que acompañan al intenso magnetismo sí lo tienen.

El Sol no siempre tiene el mismo número de manchas solares; éste fluctúa entre cientos y prácticamente ninguna a lo largo de un ciclo de 11 años. El ciclo de manchas solares está a su vez asociado al ciclo magnético del Sol, en el que el la carga magnética de los polos norte y sur del Sol se revierte cada 11 años. La reversión ocurre en los períodos de máxima presencia de manchas solares, y se piensa que está causada por una interacción entre las manchas y los polos. Gracias a la regularidad con la que se han observado y registrado las manchas solares (prácticamente, desde los tiempos de Galileo), ahora sabemos que las tormentas solares tienden a presentarse con mayor frecuencia en períodos con máxima presencia de manchas. Incluso, han habido ciertas asociaciones climáticas. Entre 1645 y 1715 el número de manchas solares fue prácticamente nulo, como si se tratara de una interrupción en el ciclo; a este período particular se le denomina el Mínimo de Maunder. Alrededor de ese tiempo también ocurrió la Pequeña Edad del Hielo, en la que hubo varios eventos regionales de descenso, en magnitud de 1 a 8 ºC, de la temperatura ambiental en todo el mundo. Algunos investigadores han propuesto el Mínimo de Maunder como un posible factor que incentivó la llegada de la Pequeña Edad del Hielo.

A pesar de que se conoce acerca de un patrón en la formación de manchas solares, y posibles asociaciones con eventos terrestres, y la naturaleza de las mismas, no se conoce con exactitud qué es lo que determina que en un lugar en particular del Sol existan las interacciones magnéticas que den lugar a las manchas solares. Pero en los últimos años han surgido nuevas aproximaciones al fenómeno que hacen uso de técnicas muy novedosas de observación astronómica.

Escrito por: Carlos Antonio Rodríguez