Uno de los mayores misterios de la ciencia contemporánea es el denominado ‘problema del calentamiento de la corona solar’. Y se puede resumir de la siguiente manera: en el Sol, que es una enorme esfera de gas incandescente —en un estado que se denomina plasma— a diferencia de lo que dictaría la lógica, la temperatura aumenta a medida que nos alejamos de su superficie, pasando de la fotosfera a la corona solar.
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Para comprenderlo mejor se puede hacer una analogía entre el astro rey y una chimenea, que es una fuente de energía térmica. Si usted se aleja de la fogata, espera que la temperatura disminuya entre mayor sea la distancia que lo separa de ella. El problema es que en el Sol, específicamente en su atmósfera, ocurre lo contrario.
La fuente de energía de Sol se encuentra en su interior, en el núcleo, y puede alcanzar una temperatura de 15 millones de grados Celsius.
Imagen de las diferentes capas que componen el Sol.
Soho/ Nasa
Alejándonos del núcleo, pero aún en el interior solar, la temperatura disminuye hasta llegar a la superficie solar, donde su valor es en promedio de algo mas de 5 mil grados Celsius.
Hasta aquí todo es “normal” y se comporta según lo esperado. Entonces, el misterio: Si seguimos alejándonos de la superficie del Sol, uno esperaría que la temperatura continúe disminuyendo; pero no, contrario a ello, empieza a aumentar rápidamente hasta llegar a más de un millón de grados Celsius en una capa de la atmósfera solar denominada la corona.
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Este es el famoso problema del calentamiento coronal, el cual, desde hace décadas, los científicos han intentado resolver infructuosamente. Pero ahora una investigación liderada por un colombiano y publicada en la reconocida revista Nature podría tener la respuesta.
Imagen de una llamara en el Sol captada por el observatorio Soho, de la Nasa.
Soho/ Nasa
El estudio se titula Nanojets de reconexión en la corona solar y su autor es Patrick
Antolin Tobos. Nacido en Senegal, y de madre colombiana y padre francés, cuando era joven, Antolin viajó por varios países de Centroamérica y Suramérica antes de entrar a estudiar física y matemáticas en la Universidad de Los Andes.
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Al finalizar el pregrado, Antolin viajó a la Universidad de Kioto (Japón) y a la de Oslo (Noruega) a hacer una maestría y un doctorado en astrofísica.
Durante los últimos 4 años, Antolín, quien ahora investiga desde la Universidad de Northumbria (Reino Unido), se dio a la tarea de intentar comprender el problema de la corona solar a partir de las observaciones de diferentes telescopios espaciales y terrestres.
Como resultado de su investigación, el científico ha propuesto que el calentamiento de la corona se debe a una serie de pequeñas, pero numerosas, explosiones en la atmósfera de la estrella.
A estas explosiones, generadas a causa de las interacciones del campo magnético del Sol, las denominó nanojets.
De acuerdo con Antolín, la atmósfera del Sol es un lugar con una densidad de partículas muy baja, donde los átomos viajan muy lejos los unos de los otros, sin que haya casi posibilidades de que se encuentren para transmitirse la energía. Esta densidad es, incluso menor que la que podemos crear en los laboratorios de vacío en la Tierra.
Sin embargo, el campo magnético solar es muy fuerte y hace que las partículas cargadas a su alrededor interactúen hasta generar una serie de bucles magnéticos de gas a muy alta temperatura, que son los que, seguramente, muchas personas han visto en las fotografías y videos que los telescopios han captado de la estrella.
Gracias a su investigación, Antolin pudo notar el mecanismo de calentamiento de estos bucles y, en particular, la transformación de la energía magnética en energía térmica.
“Los bucles magnéticos solares que conforman la corona están anclados en la superficie del Sol, la cual está en constante movimiento. Lo que resulta en una enredada telaraña magnética de líneas de campo”, afirma Antolín.
Y continúa: “En ocasiones, los hilos de esa telaraña se 'desenredan', disipando la energía que contienen en forma de calor, y moviéndose a gran velocidad, formando flashes de luz que hemos denominado nanojets”, dice Antolín.
Según él, los nanojets pueden llegar a tener hasta 500 kilómetros de ancho y 1.500 kilómetros de largo y durar hasta 10 segundos. En un lapso de 23 minutos, los científicos lograron identificar hasta 150 de ellos en un solo episodio de calentamiento de un bucle solar".
Podrían parecer eventos insignificantes si se comparan con el enorme tamaño del Sol. Pero no es así, porque resulta que cada uno de estos nanojets libera la energía equivalente a 2.000 bombas de Hiroshima. "Si son el mecanismo de calentamiento de toda la corona, los nanojets ocurrirían millones y millones de veces simultáneamente en la atmósfera solar”, dice el experto.
La historia del problema del calentamiento de la corona se remonta hasta hace 150 años, cuando en un eclipse total de Sol se observó, a partir de una técnica que se denomina espectroscopia astronómica, una línea espectral verde en la luz que proviene del Sol y que daba cuenta del descubrimiento de un supuesto nuevo elemento que no correspondía a ninguno conocido en la Tierra, y al que se denominó coronium.
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Pasaron varias décadas hasta que en la de 1940 se descubrió que el elemento responsable de la emisión era el hierro, sobrecalentado a tal punto que la temperatura en la corona solar debería ser unas 200 veces superior a la que tiene la superficie de la estrella.
Desde entonces, según Antolin, se han propuesto decenas de hipótesis tratando de responder el enigma coronal, la mayoría de ellas fundamentadas en dos principios que, aunque son diferentes, resultan bastante difíciles de discernir el uno del otro.
Se trata, por un lado, del denominado modelo de ondas y, por el otro, de la llamada reconexión magnética —en la cual se enmarcan los nanojets propuestos por el científico—, y que fue propuesta por el astrónomo estadounidense Eugene Parker.
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A sus 92 años, Parker es una de las máximas autoridades en las investigaciones solares, a tal punto que es la única persona viva en cuyo honor la Nasa ha nombrado una de sus misiones espaciales, la Sonda Solar Parker, que está viajando hacia el Sol para continuar descifrando sus misterios.
De acuerdo con Antolín, Parker asegura en su modelo que los bucles coronales son los “bloques de construcción de la corona solar”, y que estos se forman a través de una maraña de pequeños procesos de reconexión magnética entre las líneas de energía trenzadas que se sueltan liberando pequeñas cantidades de calor.
Pero esto no había sido comprobado observacionalmente. Para poder hacerlo, Antolin se basó en dispendiosos análisis de las observaciones de telescopios de máxima resolución capaces de obtener imágenes detalladas del Sol como el Atmospheric Imaging Assembly, el Observatorio de Dinámica Solar (SDO), el Espectrógrafo de Imágenes de la Región de Interfaz (Iris) y el Hinode / Telescopio Solar Óptico (SOT).
“Contamos con cierta suerte porque pudimos coordinar las observaciones con estos aparatos para estudiar una región de la corona en el lugar preciso y en el momento exacto en que ocurría un episodio de calentamiento acompañado por nanojets”, dice Antolin.
Además de su estudio en Nature, Antolin publicó una breve reseña en 'Detrás del paper', una sección de blogs de la misma editorial en la que los investigadores cuentan cómo fue el desarrollo de su estudio, desde su concepción hasta la obtención de los resultados.
En ese apartado, Antolin asegura que su investigación fue exitosa gracias a que se 'subió a los hombros de los gigantes', haciendo alusión a una famosa frase de Isaac Newton, quien se refería a que el nuevo conocimiento en ciencia solo es posible gracias a los aportes previos de otros científicos.
“Solo que, en este caso, esos gigantes fueron humanos (Parker) y robóticos (los telescopios)”, apunta Antolín.
El siguiente paso de esta investigación será seguir observando el Sol en busca de más nanojets. Para esto será fundamental 'pararse' nuevamente sobre los hombros de los próximos gigantes robóticos que seguirán estudiando el Sol en los próximos años, como la Sonda Solar Parker.
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