¿Qué está pasando con el sol?

Quizá muchos de Uds. habrán oído hablar de que el Sol está ya en su cuarto año de inquietante calma. Las manchas solares son prácticamente nulas y las llamaradas solares simplemente no ocurren.
El Sol está pasando más tiempo de lo normal sin producir manchas solares, declaró un reciente comunicado de prensa. Un examen cuidadoso de los datos, sin embargo, sugiere otra interpretación.
Un científico de la NASA, David Hathaway, ha examinado datos, recopilados durante siglos (un ejemplo lo tenemos en Galileo, que ya lo hizo en 1612), sobre la ocurrencia de manchas solares.

Veamos algunos datos sobre ellas:

Mediante el uso de técnicas similares a las de diagnóstico médico por ultrasonido, los científicos han echado una mirada dentro del Sol y han descubierto qué es lo que se esconde debajo de las manchas solares, áreas oscuras del tamaño de planetas sobre la superficie de nuestra estrella. Sorprendentemente, las manchas solares son poco profundas, dicen los investigadores, y yacen sobre huracanes de gas electrificado, lo suficientemente grandes como para engullir al planeta Tierra.
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Manchas oscuras sobre el Sol, del tamaño de planetas, han intrigado a los científicos durante años.
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El nuevo trabajo de investigación, desarrollado a bordo del Observatorio Solar y Heliosférico (Solar and Heliospheric Observatory, SOHO), tendrá como resultado profundizar nuestro conocimiento sobre las tormentosas áreas del Sol llamadas "regiones activas" donde aparecen las manchas solares.
Poderosas explosiones en regiones magnéticamente activas pueden desencadenar hermosas auroras sobre la Tierra y afectar a sistemas de alta tecnología, como los satélites, las redes de suministro de electricidad y los sistemas de radiocomunicaciones.
Las manchas solares han fascinado a los seres humanos desde los comienzos del siglo XVII cuando las observaciones realizadas por Galileo contradijeron la creencia popular de que los objetos celestiales eran perfectos. Las manchas solares han permanecido como un misterio durante casi 400 años. A primera vista, pareciera que las manchas solares deberían desaparecer rápidamente. Sin embargo, permanecen por semanas o aún por más tiempo.

Manchas solares persistentes dibujadas por Galileo mientras observaba el Sol en junio de 1612.
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"Ellas [las manchas solares] obedecen a lo que es una conclusión fundamental en las ciencias basadas en la observación: cualquier cosa que ocurre, puede ocurrir", dice Philip Scherrer de la Universidad de Stanford, investigador principal a cargo de la MDI a bordo de SOHO. "Ahora tenemos una pista de cómo sucede esto".
Durante mucho tiempo, los astrónomos han sabido que las manchas solares son regiones en donde se concentran los campos magnéticos. Más aún, cualquiera que haya jugado con imanes siendo un niño, ha experimentado como los campos magnéticos de la misma polaridad se repelen entre sí. De la misma manera, los fuertes campos magnéticos de las manchas solares deberían rechazarse naturalmente, provocando la rápida disipación de estas. De hecho, las observaciones muestran que el material de superficie claramente fluye desde las manchas hacia afuera.
¿Entonces, qué es lo que hace que las manchas solares sean tan persistentes? ¿Cómo es que permanecen intactas por semanas y meses? Un equipo de científicos tuvo que mirar debajo de la superficie del Sol para encontrar la respuesta.
Alexander Kosovichev y Junwei Zhao de la Universidad de Stanford, junto con Thomas Duvall del Centro para Vuelos Espaciales Goddard (Goddard Space Flight Center) de la NASA, utilizaron las herramientas únicas de MDI para investigar lo que ocurre justo debajo de una mancha solar y, por primera vez, observaron claramente material fluyendo hacia dentro de la misma.
"Descubrimos que el material que fluye hacia afuera era sólo una característica de la superficie", dice Zhao. "Si usted pudiera echar una mirada a mayor profundidad, encontraría material precipitándose hacia adentro, como un huracán o remolino del tamaño de un planeta".
El intenso campo magnético, presente debajo de una mancha solar, bloquea el flujo normal de energía desde el cálido interior solar hacia la superficie. Como resultado, una mancha solar es más fría y, por lo tanto, más oscura que sus alrededores. La eliminación de los movimientos convectivos a manera de burbujas, forma una especie de tapón que impide que parte de la energía del interior llegue a la superficie.
El material situado arriba del tapón se enfría y se vuelve más denso, y comienza a descender
bruscamente, tan rápido como a 4.800 km/h (3.000 millas por hora) de acuerdo a las nuevas observaciones. Éste arrastra el plasma de los alrededores y el campo magnético hacia el centro de la mancha solar. La concentración del campo [magnético] produce más enfriamiento, y, a medida que el plasma se enfría, se hunde y arrastra consigo más plasma, produciendo un ciclo que se auto regenera. Mientras el campo magnético sea fuerte, el efecto de enfriamiento producirá un flujo de plasma hacia el interior que mantendrá la estructura estable. Las fugas de material observadas sobre la superficie se encuentran confinadas en una capa muy delgada de la mancha solar.

Una visión artística del concepto de gases escondidos girando debajo de una mancha solar.
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Puesto que el tapón magnético impide que el calor llegue hasta la superficie solar, las regiones debajo del tapón deberían calentarse. Una observación realizada en junio de 1998 demostró evidencia sobre este fenómeno. "Estábamos sorprendidos por cuán poco profundas son las manchas solares", dice Kosovichev. A 4.800 km bajo la superficie (3.000 millas), la velocidad del sonido observada era mayor, lo que sugería que las raíces de la mancha solar eran más calientes que sus alrededores, presentando una condición justamente opuesta a lo que ocurre en la superficie. "La parte fría de una mancha solar tiene la forma de dos o tres monedas apiladas", agregó.
"El flujo de material frío hacia abajo se disipa a la misma profundidad a la cual el flujo caliente en ascenso se separa", dice Duvall. "Con estos datos uno no puede obtener una imagen lo suficientemente definida para explicar los detalles. Hasta ahora hemos echado una mirada abajo de las manchas solares, como podríamos mirar a las hojas desde la copa de un árbol. Por primera vez podemos observar las ramas y el tronco del árbol que presta soporte. Las raíces del árbol, son todavía un misterio".

Ondas sonoras solares revelan al Sol oculto

El Sol es una bola zumbante de ondas sonoras producidas por movimientos de turbulencia convectíva en las capas externas del mismo. "Las ondas que captamos [utilizando MDI] tienen un período de casi cinco minutos", dice Phil Scherrer de la Universidad de Stanford, investigador principal a cargo del instrumento MDI. "Esto coincide aproximadamente con el tiempo de reciclado de las burbujas, del tamaño de California, que aparecen como granulaciones de la fotosfera". La granulación solar es lo que provoca las ondas sonoras en el interior del Sol.
La mayoría de estas ondas sonoras son atrapadas dentro de nuestra estrella se refractan hacia afuera, alejándose del núcleo caliente del Sol, y se reflejan de vuelta varias veces entre diferentes partes de la fotosfera.

Mediante la observación de la superficie vibrante del sol, los científicos que estudian los movimientos sísmicos del mismo, pueden analizar el interior estelar de la misma manera en que los geólogos en la Tierra utilizan las ondas sísmicas provenientes de terremotos, para investigar el interior de nuestro planeta.

Sobre el mínimo solar

“El Sol se encuentra ahora cerca del punto bajo de su ciclo de actividad de 11 años", dice este físico solar. “A esto se le llama 'mínimo solar'. Es el período de calma que separa un máximo solar de otro”.
Durante un máximo solar, enormes manchas e intensas ráfagas solares ocurren diariamente. Durante un mínimo solar, ocurre lo opuesto. Las ráfagas solares son casi inexistentes y transcurren semanas enteras sin que una simple y pequeña mancha solar rompa la monotonía del disco liso del Sol. Esto es lo que estamos experimentando ahora.Si bien los mínimos son un aspecto normal del ciclo solar, algunos observadores están cuestionando la duración del mínimo en curso, que ahora está en su tercer año (tiempo referido hasta la fecha de realización de este informe, junio de 2008). Ahora ya está en su cuarto año.
"Parece como si estuviera durando mucho tiempo", afirma Hathaway, "pero creo que precisamente estamos olvidando cuánto puede durar un mínimo solar". A comienzos del siglo XX, hubo períodos de calma que duraron casi el doble del período actual. La mayoría de los investigadores ni siquiera habían nacido entonces.
Hathaway ha estudiado cuentas internacionales de manchas solares que se remontan hasta 1749 y ofrecen las siguientes estadísticas: "El período promedio de un ciclo solar es de 131 meses, con una desviación estándar de 14 meses. El menguante ciclo solar 23 (que estamos experimentando ahora) ha durado hasta ahora 142 meses dentro de la primera desviación estándar y, por tanto, para nada anormal. La última cantidad de manchas solares disponible, tomada en un promedio de 13 meses, fue 5,70. Esta cifra es mayor que el 12 de los últimos 23 valores correspondientes a los mínimos solares".
En resumen, "el mínimo en curso no es anormalmente bajo o largo".
El mínimo más largo del que se tenga registro, el Mínimo de Maunder (1645-1715), duró un increíble período de 70 años. Raramente se observaron manchas solares y el ciclo solar parecía haberse roto por completo. El período de calma coincidió con una Pequeña Edad de Hielo, una serie de inviernos extraordinariamente crudos en el hemisferio norte de la Tierra. Muchos investigadores están convencidos de que esa baja actividad solar, conjuntamente con una aumentada actividad volcánica y posibles cambios en patrones de corrientes oceánicas, desempeñaron un papel en el enfriamiento del siglo XVII.
Por razones que nadie entiende, el ciclo de manchas solares revivió en los inicios del siglo XVIII y ha continuado desde entonces con el familiar período de 11 años. Debido a que los físicos solares no comprenden qué es lo que disparó el Mínimo de Maunder o exactamente cómo influyó sobre el clima de la Tierra, siempre están buscando indicios de que podría estar sucediendo otra vez.
La calma de 2008 no es una segunda visita del Mínimo de Maunder, cree Hathaway. "Ya hemos observado algunas manchas solares del siguiente ciclo solar", dice.

"Esto sugiere que el ciclo solar está teniendo lugar normalmente".
¿Qué es lo que sigue? Hathaway anticipa más días impecables, quizás incluso cientos, seguidos por el regreso de las condiciones del máximo solar cerca del año 2012.
Otra manera de examinar la duración y la profundidad del mínimo solar es contando los días sin manchas. Un "día impecable" es un día sin manchas solares. Los días impecables nunca tienen lugar durante un máximo solar pero son cosa de todos los días en el mínimo solar.
Sumando cada uno de los días con discos solares sin manchas durante los últimos casi cuatro años (el estudio de Hathaway está realizado, como ya dije, hasta el 30 de junio de 2008, pero como la situación no ha cambiando desde entonces, tendremos que sumarle hasta el 30 de marzo de 2009, otros 273 días), descubrimos que el mínimo solar en curso ha tenido 635 días impecables. Si comparamos ese valor con el total de días impecables de los diez mínimos solares previos: 309, 273, 272, 227, 446, 269, 568, 534, ~1019 y ~931, veremos que la cuenta de días impecables todavía está lejos de la más larga ocurrida.

El ciclo solar correspondiente al período 1995-2015. La curva "ruidosa" traza el número de manchas medidas; la curva suave representa las predicciones. Crédito de la imagen: D. Hathaway/NASA/MSF
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Las barras de color anaranjado representan la cantidad de días impecables por mes. El mínimo solar en curso necesita acumular otros 206 días impecables para igualar la duración del mínimo de 1933, el cual es considerado irrelevante por historiadores solares.
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Ha habido, no obstante, últimamente algunos informes que sostienen que este mínimo solar está durando más de lo que debería, además de un creciente rumor en círculos populares y académicos de que algo anda mal en el Sol. Sin embargo –afirma Hathaway– el actual período de calma relacionado con la cantidad de manchas solares se encuentra dentro de las normas históricas para el ciclo solar.

Disco solar sin manchas. Imágen obtenida por el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) el 1 de julio de 2008.
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Tendremos que observarle con detenimiento.