Las observaciones con mayor resolución de la superficie visible del Sol han permitido descubrir la existencia de unos pequeños vórtices de plasma, un hallazgo que podría cambiar la comprensión de los mecanismos físicos que impulsan la actividad solar y sus repercusiones en la vida en la Tierra.
El descubrimiento fue posible gracias al telescopio solar más grande del mundo, el Daniel K. Inouye, en Hawái, de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, junto a complejas simulaciones informáticas, cuyos resultados publica Nature.
Un equipo encabezado por el Observatorio Solar Nacional (EE. UU.) y con participación, entre otros, del Instituto Max Planck (Alemania), estudió una región en la fotosfera (la superficie visible del Sol) magnéticamente activa cercana a una mancha solar.
Las nuevas imágenes revelan un paisaje solar “diferente a todo lo visto hasta ahora”, con remolinos dinámicos y bandas a pequeña escala por todas partes en los bordes de las zonas magnéticas, explicó en una nota la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA).
Estas estructuras muestran movimientos giratorios que se asemejan a las olas del mar al romper y algunas tienen poco más de 12 millas de ancho, por lo que identificarlas es comparable a distinguir una moneda de un euro desde una distancia de 112 millas, precisó el Instituto Max Planck.
Los investigadores interpretan los flujos de plasma en remolino como inestabilidades de Kelvin-Helmholtz (KHI), un efecto clásico en la dinámica de fluidos, por el que se forman estructuras onduladas cuando dos fluidos se deslizan uno junto al otro a velocidades diferentes.
Esto genera fuerzas que hacen que pequeñas perturbaciones se conviertan en flujos similares a ondas o vórtices.
Ese efecto se manifiesta en una amplia variedad de contextos; como la superficie de los lagos o las olas del océano, en la formación de nubes, en las atmósferas de los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno, y en la interacción del viento solar con las magnetosferas planetarias.
El equipo ha logrado identificar esa inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en la fotosfera, lo que supone la primera confirmación experimental de un fenómeno que la teoría había predicho desde hacía tiempo.
“Creemos que el descubrimiento de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en la fotosfera solar, respaldado por el análisis de simulaciones numéricas, supone un gran paso adelante en nuestra comprensión de la dinámica y la evolución del plasma solar y estelar, y servirá de base para futuros descubrimientos”, destacó el subdirector del Observatorio Solar Nacional, David Boboltz.
Clima espacial
Esos diminutos vórtices de plasma ofrecen una perspectiva completamente nueva sobre los procesos mediante los cuales la estrella almacena y libera energía en su campo magnético, por ejemplo, en forma de minúsculos estallidos de radiación conocidos como nanoerupciones, hasta erupciones masivas, chorros y eyecciones de masa coronal.
Estos son los principales factores que influyen en el clima espacial y pueden perturbar gravemente nuestra infraestructura tecnológica moderna, incluidas las redes eléctricas, los satélites, la navegación por GPS y las comunicaciones globales.
El Sol, según la teoría actual, acumula energía magnética a medida que las líneas del campo magnético se retuercen y se enrollan, de forma similar a la energía mecánica almacenada en un resorte metálico fuertemente enrollado.
Esto crea una estructura de campo magnético altamente energética, pero también inestable. La energía almacenada puede liberarse de forma repentina; en ese proceso, conocido como ‘reconexión magnética’, las líneas del campo magnético retorcidas se abren de golpe y se reconectan.
Hasta ahora no estaba claro qué es lo que provoca que las líneas del campo magnético se retuerzan, pero el nuevo descubrimiento podría aportar parte de la respuesta a esta pregunta.
El estudio apunta, además, que la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz puede ser un mecanismo que contribuya al calentamiento de la atmósfera exterior del Sol, llamada corona, y “forme parte de la solución al antiguo enigma” de por qué está mucho más caliente que su superficie, dijo Thomas Rimmele, del Observatorio Solar Nacional.
Los vórtices de plasma recién descubiertos demuestran “de forma impresionante cómo procesos minúsculos —en el límite de lo que podemos resolver utilizando todas las técnicas disponibles— determinan de manera significativa la naturaleza de nuestra estrella”, afirmó el director del Instituto Max Planck de Investigación del Sistema Solar.
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