Uno de los mayores enigmas de nuestro Sol es por qué su atmósfera está a millones de grados y su superficie a «tan solo» escasos 5.000 grados, cuando, en teoría, debería ocurrir al contrario: cuanto más cerca del núcleo, más calor; cuanto más alejado, más frío. En 1975, el astrofísico estadounidense Eugine Parker elaboró la hipótesis de que podrían existir unas pequeñas erupciones solares 1.000 millones de veces menos potentes que las erupciones normales, que subieran la temperatura de la atmósfera de nuestra estrella. Hasta la fecha, la tecnología humana no había podido captarlas para probar su existencia, que estaba relegada al ámbito de la teoría. Ahora, un investigador de la Universidad de Colorado puede haber detectado por primera vez estas raras «nanollamaradas» descritas por Parker y haber resuelto, de una vez por todas, uno de los mayores misterios del Sol. Las conclusiones se acaban de publicar en «Nature Astronomy».
Casi 50 años después, el problema del calentamiento coronal aún no se ha podido resolver. Existen diferentes teorías pero, de momento, la humanidad no ha podido ver de cerca y saber con certeza qué ocurre allí para probarlas. «Son extremadamente difíciles de observar», explica en un comunicado Shah Bahauddin, profesor de investigación en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, y autor principal del estudio. «Sabemos, gracias a la teoría, lo que debemos buscar: qué ‘huella dactilar’ dejaría una nanollamarada. Pero hasta ahora no hemos tenido la tecnología necesaria».
Dos requisitos para las nanollamaradas
Para poder determinar que, en realidad, se trata de una nanollamarada, los datos tienen que confirmar dos hechos. El primero es que, igual que las gigantescas erupciones, éstas se propaguen hacia el exterior gracias a una reconexión de los campos magnéticos de la superficie solar. La reconexión magnética se activa cuando las líneas del campo magnético se realinean de forma explosiva, en una suerte de «latigazos» magnéticos solares. Pero, a diferencia de otros procesos que calientan de forma gradual, aquí el plasma relativamente frío se calienta en un abrir y cerrar de ojos. «Es como juntar dos cubitos de hielo y, de repente, la temperatura sube a 1.000 grados Fahrenheit», explica Bahauddin.
Por otro lado, las nanollamaradas tienen que ser capaces de calentar la corona, a miles de kilómetros por encima de donde estallan. Y aquí el problema es distinguirlas, porque se sabe que existen otras erupciones solares que solo calientan su entorno inmediato. «Hay que examinar si la energía de estas nanollamaradas llega a la corona. Porque si se va a otra parte, no resuelve el enigma».
Pequeños y brillantes bucles
Al principio, Bahauddin no estaba buscando nanollamaradas. Solo pretendía investigar unos brillantes y «pequeños» bucles (de unos 96 kilómetros de diámetro, pero que en la escala espacial son apenas imperceptibles) que había notado parpadeando en la capa justo debajo de la corona. Las sorpresas llegaron cuando amplió las imágenes tomadas por el espectrógrafo de imágenes de la NASA del satélite IRIS: por un lado, estos bucles estaban millones de grados más calientes que su entorno; pero el calor se distribuía de una forma extraña, nunca antes vista.
Si bien el Sol está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, también contiene cantidades más pequeñas de otros elementos, como silicio u oxígeno. En estos bucles, de alguna manera, los elementos más pesados, como el silicio -que tiene 14 protones en su núcleo-, son mucho más calientes y energéticos que los elementos más ligeros, como el oxígeno -que solo tiene 8-. Pero esto no encajaba. Bahauddin lo ejemplifica así: «Si empujas una pelota muy ligera por el suelo, debería rodar más lejos que un balón más pesado. Sin embargo, en nuestro caso, los elementos más pesados se disparaban a más de 90 kilómetros por segundo, mientras que los más ligeros estaban casi a cero. Es completamente contradictorio».
Esta extraña observación le puso en la pista de que se podría tratar de un sistema totalmente diferente al que pensó en un principio. Tras años de simulaciones por ordenador, probando diferentes teorías, llegó a la conclusión de que solo un mecanismo podía producir ese efecto: un fenómeno de reconexión magnética, la misma fuerza impulsora detrás de las erupciones solares. En este tipo de eventos, a medida que las líneas del campo magnético se retuercen y se vuelven a alinear, crean una breve corriente eléctrica que acelera los iones recién liberados, y los más pesados tienen ventaja, pues absorben más energía. «Es como si en una habitación llena de gente, todos se pusieran a correr: empezarían a chocar entre ellos. Pero las personas más grandes tienen más impulso, y se pueden abrir mejor camino», explica el astrofísico.
Adaptando el símil a la realidad, los iones de silicio más masivos se abren paso a través del caos, absorbiendo la energía del campo eléctrico. Los iones de oxígeno más ligeros no pueden hacer eso y se paran en seco después de cada colisión, explicando el fenómeno.
De la superficie a la corona solar
Después de observar esto, Bahauddin se propuso averiguar si también se cumplía el segundo requisito: que el fenómeno realmente calentara la corona. Para ello, utilizó el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (SDO por sus siglas en inglés), que lleva telescopios sintonizados para ver el plasma extremadamente caliente de la corona. Y, eureka: Bahauddin localizó las regiones justo encima de las iluminaciones poco después de que aparecieran. «Ahí estaban, solo con un retraso de 20 segundos -afirma el astrofísico-. Vimos el brillo, y luego observamos que, de repente, la corona se sobrecalentaba a temperaturas de varios millones de grados».
Bahauddin documentó hasta diez casos de bucles brillantes con efectos similares en la corona. Aún así, se muestra cauto al afirmar que, en efecto, se tratan de las verdaderas nanollamaradas descritas por Parker: «Nadie lo puede saber porque nadie las ha visto antes. Digamos que todo esto es una suposición con fundamentos».
«Hogueras» por toda la superficie solar
El punto ciego que queda en la investigación es observar que estos fenómenos ocurren por todo el Sol y con tanta frecuencia como para explicar el calor extremo de la corona solar, lo que será el siguiente paso del astrofísico. A este respecto, la sonda Solar Orbiter, de la Agencia Espacial Europea, captó hace unos meses lo que los astrónomos bautizaron como una suerte de pequeñas «hogueras» por toda la superficie solar. En aquel momento, los científicos relacionaron este fenómeno con las nanollamaradas, si bien apuntaban a que habría que llevar a cabo más pruebas para saber si esto sería la causa del extraordinario calentamiento de la corona. ¿Quizá sea, efectivamente, la prueba de que Parker tenía razón?
De momento, Bahauddin está muy esperanzado con este comienzo. «Por ahora, hemos demostrado cómo una estructura fría y que está debajo de la corona puede suministrar plasma supercaliente a la parte superior. Para mí, eso es lo más hermoso de todo esto».