El misterio del Sol: ¿cuál es el problema del calentamiento coronal y cómo nos afecta?
Uno de los misterios más antiguos de la Astronomía tiene que ver con nuestra estrella, el Sol, pero ¿cuál es el problema?
¿Cuántas veces has oído que hay que tomar el Sol para evitar la deficiencia de vitamina D? Este es uno de los ejemplos de cómo la vida en la Tierra está directamente relacionada con el Sol, tanto en el mantenimiento como en la evolución de la vida. Incluso el oxígeno que respiramos está asociado al Sol ya que su producción se debe a la fotosíntesis, que depende de la luz solar para ocurrir.
Debido a la importancia del Sol en nuestras vidas, el astro siempre ha sido objeto de estudio desde la Antigüedad. Una de las primeras discusiones surgió precisamente sobre si la Tierra orbitaba alrededor del Sol o si el Sol lo hacía alrededor de la Tierra. Hoy sabemos que el Sol es el centro de un sistema planetario que contiene 8 planetas y varios objetos más, como asteroides, cometas y planetas enanos.
A pesar de haber sido ampliamente estudiado, el Sol aún esconde uno de los misterios más intrigantes y antiguos de la astronomía. El misterio se conoce como el problema del calentamiento coronal, y hasta el día de hoy los astrónomos están tratando de comprender el proceso detrás de él. La agencia estadounidense NASA tiene una misión dedicada a recopilar datos en un intento de solucionar este problema. Pero, ¿qué significa esto y por qué los astrónomos están tan interesados en responder?
Estructuras del Sol
El Sol es una esfera de plasma compuesta principalmente de hidrógeno y helio. Es una estrella considerada enana amarilla —que oficialmente es denominada de estrella de tipo G. Estas estrellas son ejemplos de objetos de la secuencia principal que queman hidrógeno para convertirlo en helio como combustible que mantiene la estrella en equilibrio hidrostático.
Hay varias estructuras que forman el Sol, incluido el núcleo, la zona radiativa, la zona convectiva, la cromosfera y la corona. Cada estructura tiene diferentes características y procesos físicos que varían en cada parte. La parte visible del Sol se llama superficie solar. Además, los campos magnéticos también están muy presentes en diversos procesos solares.
Problema de calentamiento coronal
Durante más de 150 años, los astrónomos han intentado responder a un misterio sobre estas estructuras. Nuestra intuición nos dice que cuanto más lejos está algo de su fuente de energía, menos calor recibe. Algo así como cuanto más nos alejamos de la llama de una vela, menos calor recibimos. Sin embargo, algo sucede en el Sol que va en contra de esta intuición y se llama problema de calentamiento coronal.
La parte más exterior del Sol, llamada corona solar, alcanza una temperatura del orden de los millones de grados mientras que la parte más interior ronda los 5.500 ºC. En otras palabras, la parte más alejada del Sol tiene temperaturas órdenes de magnitud superiores a las de la parte más interna, lo que va en contra de la intuición. Explicar por qué aumenta la temperatura es un desafío para los astrónomos, ya que un proceso térmico no puede explicarse mediante las leyes de la termodinámica.
La sonda que tocó el Sol
Para intentar comprender lo que sucede en el Sol, la NASA diseñó y lanzó la sonda solar Parker y la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó el Solar Orbiter. Las dos misiones están recopilando datos sobre la corona solar para intentar resolver este misterio centenario. La sonda solar Parker pasó a ser conocida como la sonda que tocó el Sol porque logró ingresar a la estructura coronal por primera vez en 2021.
Gracias a esta hazaña, la sonda también alcanzó una impresionante velocidad de 690 mil km/h. Esta velocidad convirtió a la sonda en el objeto más rápido construido por humanos. En 2021, la NASA anunció que la sonda ya estaba bajo el control del campo magnético del Sol, realizando observaciones para intentar solucionar el problema del calentamiento coronal.
Posibles soluciones
Durante este siglo, los especialistas en magnetohidrodinámica —el área de la Física que estudia el plasma— propusieron varias soluciones. A pesar de varias soluciones, hay dos que siguen siendo las preferidas por la comunidad científica. Uno de ellos describe un proceso de calentamiento que se produce mediante ondas magnéticas llamadas ondas de Alfvén. El argumento es que estas ondas transportaban energía desde el centro para calentar la corona solar.
Otra teoría es la que está asociada con un proceso llamado reconexión magnética donde los campos magnéticos se rompen y se reconectan, liberando energía. Esta energía se liberaría en forma de estructuras llamadas nanollamaradas. Las nanollamaradas serían versiones más pequeñas de las erupciones solares que causan los vientos solares que conocemos. Estas pequeñas explosiones podrían calentar la corona solar.
Los vientos solares y la Tierra
Aunque llama la atención el problema del calentamiento coronal, el Sol es un objeto extremadamente complejo también en otros procesos. Uno de ellos es precisamente el fenómeno que provoca vientos solares que pueden transformarse en tormentas solares. Estas tormentas ocurren cuando los vientos llegan a la Tierra e interactúan con el campo magnético terrestre.
Predecir y comprender la producción de viento solar puede ofrecernos una pista sobre cómo protegernos mejor de estos eventos energéticos. El problema del calentamiento coronal es una de las piezas para comprender cómo funciona la dinámica del Sol. Responder a esta pregunta puede ayudarnos a comprender un poco mejor la superficie de la estrella y los campos magnéticos que generan los vientos solares.