Durante mucho tiempo, los científicos han estado intrigados por el hecho de que la atmósfera solar, compuesta por partículas cargadas, se calienta más a medida que se aleja de la superficie del Sol.
Un estudio reciente podría haber encontrado la respuesta, sugiriendo que la extrema temperatura de la corona solar, la capa exterior del Sol, podría estar relacionada con el comportamiento peculiar de ondas a pequeña escala en este plasma. Estas ondas, conocidas como «ondas cinéticas de Alfvén» o «KAW», son oscilaciones de los campos magnéticos que se originan en la fotosfera del Sol.
Estos descubrimientos podrían ser clave para resolver el «misterio del calentamiento coronal», un fenómeno que desafía las leyes de la física, ya que la corona es cientos de veces más caliente que la fotosfera, la superficie visible del Sol que emite toda la luz que percibimos.
El equipo de investigación, liderado por Syed Ayaz de la Universidad de Alabama en Huntsville, propone que las KAW, al propagarse, se disipan y calientan la corona solar. Este proceso actúa como un mecanismo crucial, aunque a pequeña escala, para la transferencia de energía en el plasma solar.
Según Ayaz, este fenómeno podría explicar por qué la superficie visible del Sol tiene una temperatura de aproximadamente 5.500 grados Celsius (10.000 grados Fahrenheit), mientras que la corona, la capa más externa de la atmósfera solar, supera los 1,1 millones de grados Celsius (2 millones de grados Fahrenheit).
«Durante décadas, se ha demostrado que las ondas de Alfvén son las mejores candidatas para transportar energía de un lugar a otro», afirmó Ayaz en una reciente conferencia de prensa. «Hasta ahora, ninguna misión espacial solar ha proporcionado predicciones sobre estos fenómenos cerca del Sol».
El enigma del calentamiento de la corona desafía la física
La mayor parte de la energía del Sol proviene de su núcleo, donde ocurre la fusión nuclear. Esto implica que el Sol debería calentarse más a medida que nos acercamos a su interior. La mayoría de las capas de nuestra estrella siguen este principio. Sin embargo, la corona, a pesar de estar a millones de kilómetros del núcleo solar, es mucho más caliente que la fotosfera.
Ayaz y su equipo investigaron la influencia de las ondas KAW en el plasma que se eleva hasta una altitud equivalente a 10 veces el radio del Sol. A estas distancias, cuando las ondas interactúan con el plasma cargado del Sol, lleno de «iones» (átomos despojados de sus electrones), «se disipan rápidamente, transfiriendo toda su energía a las partículas de plasma en forma de calor», explicó Ayaz.
Los hallazgos del equipo sugieren que la energía de las ondas puede llegar a la corona y calentarla, aunque aún no se sabe en qué medida contribuyen a la temperatura de la corona.
Esta nueva investigación «ofrece una perspectiva importante sobre el problema crítico de cómo se transforma la energía de un campo magnético para calentar un plasma formado por partículas cargadas como protones y electrones», afirma Gary Zank, director del Centro de Aeronomía e Investigación del Plasma Espacial de la Universidad de Alabama, quien no participó en el estudio.
Las conclusiones del estudio se ven respaldadas por datos del Orbitador Solar de la Agencia Espacial Europea y el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA. El SDO encontró anteriormente que otro tipo de onda magnética de alta frecuencia, similar a un arco, que se propaga a través de la corona, también puede liberar grandes cantidades de energía en la atmósfera exterior del Sol a lo largo del tiempo, contribuyendo al calentamiento de la capa caliente en millones de grados.
Procesos similares que proporcionan calor a la corona solar fueron el objetivo de una reciente misión de sondeo de cohetes de la NASA. La misión, denominada MaGIXS-2 (abreviatura del segundo vuelo del espectrómetro de rayos X de incidencia rasante Marshall), fue lanzada al espacio durante unos minutos a mediados de julio para recoger rayos X del Sol.
Estos rayos son especialmente reveladores de la frecuencia con que se liberan ráfagas de energía en el interior de nuestra estrella, lo que podría ayudar a los científicos a descubrir más sobre cómo se calienta la corona solar.
Aunque los científicos siguen intentando comprender cómo se calienta tanto la corona solar, se están descartando otros mecanismos de calentamiento relacionados con el campo magnético del Sol. Por ejemplo, los científicos sospechan que ciertas curvas en forma de S del campo magnético del Sol acumulan mucha energía magnética que se libera en el plasma circundante, calentándolo y acelerando los vientos solares que provocan las tormentas.
Sin embargo, un análisis de las 14 primeras vueltas de la Parker Solar Probe alrededor del Sol, presentado en otro artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters, no encontró pruebas de la característica buscada en el interior de la corona.
Mojtaba Akhavan-Tafti, investigador de la Universidad de Michigan que dirigió el estudio, observó en una declaración que los próximos viajes de la Parker Solar Probe al Sol, probablemente ya en diciembre de este año, podrían revelar más información sobre este misterio de décadas.
