04/07/2012 - Tornados magnéticos en la superficie solar a 10.000 km/h

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Un equipo de científicos europeos ha descubierto que sobre la superficie del Sol existen tornados que giran a una velocidad extremadamente alta y cuya temperatura es enormemente elevada.

Este hallazgo podría explicar una serie de enigmas de la física aún sin solución. Los resultados han sido publicados en Nature.

Tornados a 10.000 km por hora

Estos «tornados magnéticos» alcanzan velocidades de hasta 10.000 kilómetros por hora y dejan en mantillas a cualquier fenómeno similar sobre el planeta Tierra. De hecho, el tornado terrestre más rápido registrado hasta la fecha sólo alcanzó velocidades cercanas a los 486 km/hora, una velocidad completamente fuera de lo habitual.

Estos tornados magnéticos solares, creados por estructuras de campos magnéticos en rotación que impulsan al plasma a desplazarse en espiral, no son sólo muy comunes sino que podrían aportar la clave que solucione un quebradero de cabeza del ámbito físico: la razón por la que la superficie del Sol es más fría que su capa atmosférica más externa.

El sentido común impulsa a pensar que, cuanto más cerca del fuego, mayor es la temperatura, pero en el Sol esto no se cumple. Bien es cierto que su núcleo central alcanza los 15.000.000 grados centígrados, temperatura que desciende hasta los 5 500 grados centígrados en la superficie. Ésta sigue bajando hasta los 4,300 grados centígrados en la fotosfera, la capa de la atmósfera solar que limita con la cromosfera. Pero en la cromosfera la situación deja de atenerse al sentido común. Cuando esta empieza a mezclarse con la capa más externa de la atmósfera solar, la corona, la temperatura sube hasta los 100.000 grados centígrados hasta alcanzar 2.000.000 grados centígrados en la parte de la corona que se sitúa más lejos del centro del Sol. Esta secuencia acordeónica de temperaturas ha confundido a la comunidad científica desde hace años, pero ahora los datos que se extraigan de estos tornados magnéticos podrían aportar luz al enigma.

El profesor Robertus Erdélyi, director del Centro de Investigación de Física Solar y Plasma Espacial (SP2RC) de la Escuela de Matemáticas y Estadística de la Universidad de Sheffield, explicó: «Uno de los principales problemas de la astrofísica moderna es saber por qué la atmósfera de una estrella, como nuestro Sol, es considerablemente más caliente que su superficie. Imagine que escala una montaña, por ejemplo un muro en las Tierras Altas de Escocia, y que haga más calor a medida que asciende.»

«Sabíamos que la energía provenía de debajo de la superficie del Sol, pero cómo esta enorme cantidad de energía viaja hasta la atmósfera solar es un misterio. Creemos que hemos encontrado indicios al respecto en estas estructuras magnéticas que rotan, los tornados solares, que canalizan la energía necesaria en forma de ondas magnéticas para calentar el plasma solar magnetizado.»

«En este trabajo informamos del descubrimiento de tornados magnéticos generalizados y de su efecto en las zonas más calientes de la atmósfera solar, donde la temperatura alcanza unos pocos millones de grados kelvin a miles de kilómetros de la superficie solar. Todo un avance en este campo.»

Elevado número de tornados

Se calcula que sobre la superficie del Sol existen al menos 11.000 tornados magnéticos de más de 1.600 km de ancho cada uno. A pesar de su cantidad y tamaño, esta es la primera vez que se detectan.

El Dr. Sven Wedemeyer-Böhm de la Universidad de Oslo (Noruega) dirigió al equipo que realizó el descubrimiento: «Estos fenómenos son más bien de pequeña magnitud en el Sol. Se observan mejor en la cromosfera, la capa atmosférica entre la fotosfera (es decir, la "superficie") y la corona en forma de estructuras en rotación. La observación de la cromosfera es en extremo complicada. El descubrimiento ha sido posible gracias a la combinación de un telescopio solar terrestre de última generación (el Telescopio Solar Sueco de un metro) y un telescopio solar espacial nuevo (el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA), que nos han brindado la oportunidad de contemplar detalles del Sol incluso de tamaño muy pequeño.»

El descubrimiento de estos tornados permitió al equipo formular una teoría en la que se les responsabiliza del transporte de energía de la reserva situada bajo la superficie solar, la zona de convección -la zona más caliente- hacia la atmósfera exterior en forma de ondas magnéticas.

El Dr. Wedemeyer-Böhm añadió: «Hemos demostrado que los tornados magnéticos canalizan la energía hacia arriba desde la superficie del Sol hasta su corona. Los tornados magnéticos aportan una pieza más al ya antiguo rompecabezas que supone el calentamiento de la corona. También resulta curioso que tan sólo sean necesarios dos ingredientes para generar este fenómeno: campos magnéticos y flujos de vórtice que se generan en las corrientes descendentes cercanas a la superficie solar a consecuencia del "efecto bañera". Ambos ingredientes son comunes en la superficie del Sol, lo que explica la abundancia de los tornados magnéticos, de los que existen al menos 11 000 en todo momento. Su abundancia es un descubrimiento importante debido a que esta ubicuidad es una condición necesaria para que el mecanismo de calentamiento de la corona sea viable.»

El descubrimiento también presenta implicaciones importantes en la Tierra, según el profesor, sobre todo en lo referente a la creación de energía limpia. «Si descubrimos la forma en la que la naturaleza calienta los plasmas magnetizados, del mismo modo a como lo hacen los tornados del Sol, es posible que algún día seamos capaces de sacar partido a este proceso desarrollando la tecnología necesaria para la construcción de dispositivos que generen energía gratuita, limpia y ecológica. Nuestra investigación colaborativa ha supuesto un progreso esencial en el camino que lleva a desentrañar los secretos de este enorme y a la vez apasionante problema de la astrofísica de plasmas, a cuya solución nos acercamos cada día más.»

Los científicos lograron observar los tornados en la atmósfera externa del Sol, elevados miles de kilómetros desde la superficie de la estrella gigante, gracias al empleo combinado de telescopios terrestres y espaciales. Con los datos obtenidos lograron crear una secuencia de imágenes tridimensional por capas de los tornados y simular su evolución mediante códigos numéricos de última generación gracias a las huellas magnéticas detectadas mediante la tecnología de alta resolución y última generación de los telescopios utilizados.

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Más información:

Nature: http://www.nature.com/

Instituto de Astrofísica Teórica de la Universidad de Oslo:

http://www.mn.uio.no/astro/english/

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