Un mapa magnético del Sol silencioso

Astrobites es una organización dirigida por estudiantes de posgrado que comentan literatura astrofísica para estudiantes de pregrado y público interesado. El siguiente artículo es un comentario por el estudiante de posgrado Sumeet Kulkarni del ‘paper’ descrito a continuación.

Título: Mapeo del campo magnético oculto del Sol silencioso.

Autores: JC Trelles Arjona, MJ Martínez González y B. Ruiz Cobo

Institución del primer autor:  Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Vía Láctea s / n, E-38205 San Cristóbal de La Laguna, Tenerife, España.

Estado: Publicado en Astrophysical Journal Letters [Acceso cerrado, preimpresión disponible en Arxiv].

El ciclo solar ve a nuestro Sol alternar entre fases de tempestad y tranquilidad impulsadas por su campo magnético aproximadamente cada 11 años. Ha sido difícil medir la fuerza magnética cuando el Sol se queda en silencio – hasta ahora.

El magnetismo del Sol tiene la clave para resolver un misterio bien conocido: ¿qué hace que la temperatura de su atmósfera más externa, o la corona, sea varios cientos de veces más caliente que su superficie? Cuando el Sol no está en silencio, podemos observar y medir las fuerzas magnéticas en funcionamiento que producen manchas solares, llamaradas solares gigantes y eyecciones de masa coronal, procesos ardientes que pueden inyectar calor en la corona.

En los últimos años, el Sol ha estado en el tranquilo final de su ciclo, mostrando poca o ninguna actividad en la superficie. Sin embargo, la corona solar permanece calentada a más de un millón de grados incluso cuando el Sol está en silencio. Sin los signos reveladores de períodos de alta actividad solar, medir el magnetismo de la superficie que puede estar impulsando este calentamiento es extremadamente difícil.

En un nuevo estudio publicado en Astrophysical Journal, los astrónomos han logrado esto utilizando técnicas especiales para analizar la luz solar.

Cartografía magnética solar

La luz del Sol vista a través de un espectrógrafo revela líneas oscuras en su espectro continuo similar a un arco iris . Estas líneas representan elementos individuales que absorben la luz en la atmósfera del Sol. En presencia de un campo magnético, estas líneas se dividen en dos, un fenómeno llamado efecto Zeeman. La Figura 1 muestra la división Zeeman por el fuerte campo magnético en una mancha solar.

Fig 1. Un ejemplo de la división de Zeeman de líneas espectrales de luz provenientes de una mancha solar debido a su fuerte campo magnético. Las fases de fuerte actividad solar pueden exhibir campos magnéticos de hasta 4000 Gauss, que es varios miles de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra, que está por debajo de 1 Gauss.

Sin embargo, en los campos magnéticos más débiles del Sol silencioso, la división de Zeeman es pequeña y hay otros procesos físicos que pueden contaminar su medición. Para distinguirlos de los campos magnéticos, los investigadores estudiaron imágenes de luz polarizada de alta resolución del Telescopio Solar GREGOR, restringiendo las oscilaciones electromagnéticas de la luz solar a ciertas orientaciones. Esto permitió a los astrónomos obtener un mapa de alta resolución de la variación en el campo magnético del Sol silencioso que cubre un área que abarca aproximadamente 112 veces la masa continental de los Estados Unidos contiguos (Figura 2).

Fig. 2. El mapa del campo magnético del Sol tranquilo. Las regiones de color azul oscuro se superponen con los gránulos y tienen campos débiles, mientras que sus límites (rojo) tienen campos magnéticos más fuertes. 
Figura 5 en el paper.
Gránulos que representan células plasmáticas convectivas en la superficie del Sol. Cada gránulo individual es aproximadamente del tamaño de Texas.

Revelando el campo oculto

El resultado más sorprendente del mapa es que la variación del campo magnético se asemeja mucho a los gránulos solares, características en la superficie del Sol que representan células plasmáticas convectivas (Figura 3). El campo es débil dentro de un gránulo y más fuerte a lo largo de los límites. En promedio, los investigadores encontraron que el campo magnético del Sol silencioso era de 46 Gauss, comparable al de un imán de refrigerador. Si bien estos campos son mucho más débiles de lo que se observa en un máximo solar, todavía se demuestra que son suficientes para bombear energía para calentar la corona solar a través de nanofulguraciones de pequeña escala.

Los estudios detallados del magnetismo del Sol, tanto cuando está ‘rugiendo’ como ‘relajado’, son vitales para hacer mejores modelos del ciclo solar y posiblemente predecir la intensidad de futuras tormentas solares que pueden amenazar con daños catastróficos a nuestros sistemas de telecomunicaciones.

Fuente: Astrobites, (@astrobites).

Artículo original: A Magnetic Map of the Silent Sun. Sumeet Kulkarni. Nov 5, 2021.

Astrobite editado por: Pratik Gandhi.

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