Observan el calentamiento producido por ondas magnéticas en el Sol

En 1942, el físico e ingeniero sueco Hannes Alfvén predijo la existencia de un nuevo tipo de ondas debidas al magnetismo actuando sobre un plasma, lo que le llevó a obtener el Premio Nobel de Física en 1970. Desde su predicción, las ondas de Alfvén han estado asociadas con una variedad de fuentes, incluyendo reactores nucleares, la nube de gas que envuelve a los cometas, experimentos de laboratorio, diagnóstico médico por resonancia magnética y también la atmósfera del Sol. Precisamente aquí, en la turbulenta atmósfera solar, con temperaturas que llegan a alcanzar millones de grados, se ha propuesto que las ondas de Alfvén pueden estar jugando un papel importante para mantener tan elevadas temperaturas.

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De forma similar a las olas del mar, se piensa que las ondas de Alfvén se propagan hacia arriba desde la superficie solar hasta "romper" en las capas más altas, liberando allí enormes cantidades de energía en forma de calor. En los últimos 10 años se ha demostrado la existencia de ondas de Alfvén en la atmósfera solar. Sin embargo, hasta la fecha no se había tenido evidencia directa concluyente de que estas ondas pudiesen convertir su movimiento en calor, algo que intrigaba a los físicos desde la confirmación de su existencia. Hoy se publica en Nature Physics el trabajo desarrollado por un equipo internacional liderado por la Queen University de Belfast (Reino Unido), que ha sido capaz de detectar el calentamiento producido por ondas del Alfvén en una mancha solar, lo que ya se había predicho teóricamente hace 75 años. Esta investigación abre una nueva ventana a la comprensión de estos fenómenos que se dan en muchos otros ámbitos, incluyendo generadores de energía o aparatos de diagnóstico médico.

El estudio utiliza observaciones de alta resolución obtenidas en el telescopio Dunn Solar Telescope, de Nuevo México (EEUU), complementadas con datos del observatorio espacial Solar Dynamics Observatory de la NASA, para analizar los campos magnéticos más fuertes que aparecen en las manchas solares. Estas regiones albergan campos más intensos que los que se dan en las máquinas de resonancia magnética y tienen tamaños mucho mayores que nuestro planeta.

Representación esquemática de la atmósfera en la umbra de una mancha ilustrando varios fenómenos con frentes de choque. Corte vertical de la atmósfera en una mancha solar típica, mostrando líneas de campo magnético (naranja) ancladas en la fotosfera (parte inferior de la imagen) y expandiéndose lateralmente en función de la altura. Los anillos azul claro muestran los límites inferior y superior de la región de interés donde hay conversión de modos. La región de conversión de modos a la izquierda muestra un esquema de ondas de Alfvén no lineales amplificando ondas magneto-acústicas y aumentando la eficiencia de formación de choques en esta zona. La zona de conversión de modos en la derecha muestra el acoplamiento de oscilaciones magneto-acústicas de propagación vertical (el movimiento sinusoidal) con ondas de Alfvén (estructuras elípticas), que posteriormente desarrollan movimientos tangenciales aparentes como desplazamientos al azul y el rojo durante la creación de choques de Alfvén. La porción central representa la creación tradicional de "Umbral Flashes" que resultan de la amplificación de ondas magneto-acústicas al atravesar capas con densidad exponencialmente decreciente. La imagen no está a escala. (Crédito: Grant et al.)

El equipo internacional está compuesto por especialistas en diferentes aspectos. Desde observaciones hasta técnicas de análisis, pasando por simulaciones por ordenador y transporte de radiación. La contribución del IAC ha consistido en el análisis de los perfiles espectrales producidos por los átomos de calcio ionizado, cuya huella en la luz observada permite determinar las condiciones físicas existentes en las capas altas de la atmósfera así como seguir su variación con el tiempo. “Este análisis –explica el investigador del IAC y coautor del artículo, Héctor Socas-Navarro- se basa en complejos cálculos con superordenadores sobre cómo estos átomos responden a la radiación y dejan su firma en las propiedades de la luz que nos llega, aspectos en los que el grupo del IAC es considerado puntero a nivel internacional”. (Fuente: IAC)