¿Por qué la capa externa del Sol es más caliente que su superficie?

El Sol es la estrella más próxima a la Tierra –está a 150 millones de kilómetros– pero las dificultades que supone estudiarla hacen que no sepamos tanto como quisiéramos de ella.

Entre los enigmas que encierra, lo relacionado con su temperatura ha intrigado históricamente a la ciencia.

Un trabajo liderado por el colombiano Patrick Antolin, investigador del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, y el japonés Joten Okamoto, investigador de la Universidad de Nagoya, se concentró en detectar por primera vez un mecanismo del calentamiento de la corona, la capa más externa de la atmósfera solar, que podemos ver cuando se tapa el disco brillante del Sol, por ejemplo en los eclipses de Sol, cuando la Luna se interpone entre el astro y la Tierra.

Otra capa más baja de la atmósfera solar recibe el nombre de cromósfera y más adentro se encuentra lo que sería la 'superficie', llamada fotósfera.

“La 'superficie' está a unos 6 mil grados, pero si uno se aleja de esa capa la temperatura aumenta unas 200 veces hasta llegar a millones de grados. Ese fenómeno fue descubierto entre los años 30 y 40, cuando se desarrolló la espectroscopía. Desde entonces, no ha sido resuelto el interrogante de cómo alcanza esa temperatura”, dice Antolin.

Santiago Vargas, profesor investigador del Observatorio Astronómico Nacional de Colombia y quien dirige el Grupo de Astrofísica Solar, añade que es sorprendente que a medida que nos alejamos de la superficie del Sol la temperatura aumenta.

“Algo está calentando las capas más externas de la atmósfera solar y este comportamiento es un tanto inesperado. Es como si tuviéramos una fogata y a medida que nos alejáramos de ella sintiéramos más calor, incluso miles de veces más del que percibíamos cuando teníamos el fuego muy cerca de nosotros”, señala.

Hasta el momento, no existe un consenso en la comunidad científica sobre el mecanismo responsable de este comportamiento. Antolin dice que en los últimos 70 años han sido propuestos más de 65, cada uno con sus respuestas; pero es muy difícil saber cuál es la correcta.

“Ahora llegamos a un punto en el que hay dos teorías predilectas para resolver el problema. Una es por medio de ondas magnéticas. Esta es la teoría en la que encontramos una prueba en nuestro trabajo, bastante fuerte, que puede llegar a una respuesta”, dice.

Las observaciones combinaron dos instrumentos para captar una de estas ondas magnéticas: IRIS, de la NASA, que lleva más de un año orbitando la Tierra y observando el Sol, e Hinode, una misión japonesa en colaboración con la Nasa que orbita la Tierra desde el 2006.

Ambas captan luz, aunque de manera diferente, al igual que los movimientos de la materia. “La combinación de los dos captura el movimiento tridimensional de la materia en la atmósfera del Sol y gracias a ello se logró saber cómo se mueve la materia cuando una de estas ondas se propaga”, añade el investigador colombiano.

Cuando esto ocurre, las ondas resuenan en ciertas estructuras de la atmósfera. Antolin y su equipo observaron una de ellas, lo que se conoce como prominencia. Se trata de material frío que existe en la atmósfera del Sol y que es bastante misterioso.

“Detallamos que en la prominencia ocurría también un calentamiento bastante significativo de la materia. Al tener ese tipo de resonancia –el mecanismo se llama absorción resonante-, el flujo que sale de esta se vuelve turbulento y así se calienta la materia”, explica Antolin.

Luego –añade- se hicieron simulaciones numéricas que indicaron cómo interpretar este fenómeno.

“Con estas observaciones aportamos la pieza del rompecabezas de cómo estas ondas que cargan mucha energía pueden eficazmente calentar el plasma. Lo que nos falta probar es cómo este mecanismo se ve con frecuencia. Este es un evento en particular que vimos en una prominencia, pero falta probar que estadísticamente es factible y que se produce en la mayor parte del Sol”, dice el colombiano.

Este trabajo, publicado en dos artículos en la revista The Astrophysical Journal, ha sido catalogado como uno de los más importantes de combinación de observaciones sobre el Sol.

Vargas añade que este estudio deja indicios fuertes de que ese puede ser un mecanismo viable para el calentamiento de la corona solar. “Es entender cómo funciona la atmósfera solar, los mecanismos físicos que se dan allí y cómo influyen en la actividad solar, que es la que controla el clima espacial”, dijo.

kal