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31 de Enero de 2020
Astrofísica

Las imágenes más detalladas de la superficie del Sol

Llegan las primeras observaciones del telescopio solar terrestre DKIST, una de las tres misiones llamadas a revolucionar lo que sabemos sobre nuestra estrella.

Imagen de la superficie solar (en una longitud de onda de 789 nanómetros) con detalles de hasta 30 kilómetros de ancho. Las «celdas» de plasma caliente que se observan en la fotografía son de tamaño similar a la península ibérica. En cada una de ellas se produce un movimiento de convección: el plasma asciende en el centro y se hunde en las líneas oscuras que la bordean. Sobre estas últimas pueden observarse pequeños puntos brillantes que delatan la presencia de los campos magnéticos. [NSO/NSF/AURA]

¿Por qué la atmósfera exterior del Sol está mucho más caliente que su superficie? ¿Qué es lo que impulsa su ciclo de actividad magnética de 11 años? ¿Cómo se propaga el viento solar? Los científicos esperan poder responder a estas y otras preguntas en la próxima década gracias a tres nuevas misiones que escudriñarán el Sol con un nivel de detalle sin precedentes. Con el lanzamiento de dos avanzadas naves espaciales y la puesta en marcha del mayor observatorio solar terrestre jamás construido, las investigaciones sobre nuestra estrella están a punto de alcanzar nuevas cotas.

Una de esas dos naves ya ha partido al espacio: la sonda solar Parker de la NASA, que se lanzó el 12 de agosto de 2018. Diseñada para acercarse a tan solo 0,04 unidades astronómicas (UA) del Sol —el 4 por ciento de la distancia que lo separa de la Tierra— es la misión más cercana que hayamos enviado a nuestra estrella.

La otra nave, el Orbitador Solar de la Agencia Espacial Europea, tiene previsto despegar de Cabo Cañaveral, en Florida, el próximo 7 de febrero. Aunque solo llegará a 0,28 UA del Sol, esta misión captará imágenes impresionantes, entre ellas las primeras instantáneas de sus polos. Y el pasado 29 de enero los científicos presentaron las primeras imágenes del Telescopio Solar Daniel K. Inouye (DKIST), un instrumento con un espejo de cuatro metros situado en Hawái y operado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. Se trata de las imágenes más detalladas de la superficie solar obtenidas hasta la fecha.

«Ser físico solar en estos momentos, con todas estas misiones, es tremendamente emocionante», señala Thomas Rimmele, astrónomo y director del proyecto DKIST en el Observatorio Solar Nacional de EE.UU. «Las primeras imágenes [de DKIST] ya muestran detalles que no habíamos visto nunca. Y esto no ha hecho más que empezar.»

Los cinco instrumentos de DKIST están diseñados no solo para visualizar el Sol, sino también para determinar la intensidad y orientación de su campo magnético. Los científicos esperan que esos datos les ayuden a resolver el antiguo misterio de por qué en la corona del Sol —su atmósfera exterior, similar a un halo— se registran temperaturas millones de grados más altas que en su superficie. Gracias a los datos de DKIST, los investigadores también podrán estudiar los campos magnéticos de las vastas estructuras que se extienden entre estas dos regiones.

La sonda solar Parker y el Orbitador Solar complementarán las observaciones de DKIST. La primera de estas dos misiones espaciales sobrevolará el Sol a velocidades récord de casi 700.000 kilómetros por hora en repetidas ocasiones durante los próximos cinco años, lo que le permitirá estudiar el material prístino que expulsa nuestra estrella. Los primeros acercamientos de la nave ya han comenzado a proporcionar valiosos datos: «La sonda solar Parker está revelando detalles del viento solar y del plasma de la corona que no se habían manifestado en misiones anteriores», valora Nour Raouafi, científico del proyecto en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins.

Por su parte, el Orbitador Solar será capaz de visualizar el Sol desde su cercana atalaya, algo que no puede hacer la sonda solar Parker. Espiando a través de pequeñas aberturas realizadas en el escudo térmico de titanio de la nave espacial, las cámaras proporcionarán las imágenes más cercanas de nuestra estrella que jamás hayamos registrado. Más allá de la adquisición de esas impresionantes instantáneas, los científicos ya están entusiasmados con otros misterios que podría revelar esta misión, como la forma en que se producen las fulguraciones solares y las eyecciones de masa coronal, eventos de la «meteorología espacial» que pueden perturbar gravemente las redes eléctricas y las telecomunicaciones a nivel mundial.

«En este momento, nuestro principal problema con la meteorología espacial es que los avisos nos llegan, como mucho, con 12 horas de antelación», apunta Stephanie Yardley, física solar de la Universidad de Saint Andrews, en Escocia. «Si [conocemos] la evolución del campo magnético del Sol y de la atmósfera solar, podremos entender mejor cómo se forman realmente estas erupciones. Actualmente es muy difícil [predecirlas].»

El Orbitador Solar tiene otro as bajo la manga: usará repetidos encuentros con Venus para ir aumentando paulatinamente la inclinación de su órbita, que llegará a ser de hasta 33 grados sobre el plano de los planetas si (como se espera) la misión se extiende más allá de su duración inicial de siete años. Eso le permitiría captar imágenes de los polos del Sol. «Esperamos ver cómo el campo magnético de la superficie migra hacia los polos y acaba influyendo en su inversión [cada 11 años]», explica Yardley.

Aunque ya se han lanzado muchas naves espaciales con el objetivo de observar el Sol, ninguna tenía las posibilidades técnicas de estas nuevas misiones. El exitoso Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) de la ESA y la NASA, que está operativo desde 1995, se encuentra muy lejos de nuestra estrella: a 0,99 UA. En los años 70, las sondas Helios de Alemania y Estados Unidos lograron acercarse a 0,29 UA del Sol, un récord que ya ha batido la sonda solar Parker. Y la nave espacial Ulises de la ESA y la NASA utilizó la asistencia gravitacional de Júpiter para sobrevolar los polos del Sol a mediados de los 90 y principios de los 2000, pero lo hizo sin cámaras que pudieran revelar su aspecto.

En conjunto, afirma Raouafi, estas nuevas misiones anuncian una próxima «edad de oro» de los estudios solares. «Tienen el potencial de determinar la dirección que tomará a partir de ahora la investigación solar y heliofísica», asegura. Y Gregory Fleishman, del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey, espera que puedan inspirar aún más proyectos en un futuro próximo. Fleishman forma parte de un equipo que busca financiación para un construir un gran radiotelescopio solar, tras haber utilizado un conjunto más modesto para investigar las erupciones magnéticas del sol. «Para hablar de edad de oro tendríamos que realizar mediciones [en] todas las longitudes de onda», sostiene. «Ahora mismo nos falta un intervalo importante: el de las frecuencias de radio, que es especial porque constituye la única ventana a los campos magnéticos dinámicos de la corona.»

Los científicos que tratan de responder algunas de las preguntas más intrigantes del Sol nunca han vivido un momento mejor para desvelar sus secretos. Con la sonda solar Parker (que tiene previsto estudiar el Sol hasta 2025), el Orbitador Solar (cuya misión podría extenderse hasta 2030) y DKIST (que posiblemente realice observaciones durante varias décadas), los físicos solares como Yardley están encantados con lo que nos depara el futuro. «Vamos a tener estas tres [misiones] distintas que nos brindarán diversas observaciones, las mejores que hayamos tenido nunca», comenta. «Con un poco de suerte, servirán para contestar algunas de las grandes preguntas sin respuesta que aún presenta la física solar.»

Jonathan O'Callaghan

Referencia: «NSF’s newest solar telescope produces first images». Comunicado de prensa del Observatorio Solar Nacional de Estados Unidos, 29 de enero de 2020.

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