La imagen más nítida de la superficie del Sol nos acerca como nunca a la predicción de las tormentas solares

Un equipo de investigadores acaba de obtener las imágenes más nítidas de la fotosfera solar y descubrió algunos detalles que podrían ayudar a explicar la actividad explosiva que provoca las temidas tormentas solares. Mediante imágenes tomadas por el telescopio solar más grande del mundo —el DKIST, situado en Hawaii—, los científicos revelaron cómo se comportan los pequeños vórtices de plasma en las fronteras magnéticas de nuestra estrella, una de las claves para entender su comportamiento.

Los detalles se ofrecen en un artículo publicado este miércoles en la revista Nature por el equipo de David Kuridze y Friedrich Woeger, en el que describen cómo el telescopio DKIST consiguió arañar el límite de lo invisible al alcanzar una resolución espacial sin precedentes de 19 kilómetros. Gracias a esta capacidad, los investigadores identificaron vórtices magnéticos individuales con dimensiones de entre 25 y 170 kilómetros, separados entre sí por una distancia media de unos 65 kilómetros. Estos ovillos magnéticos son el embrión de las potentes llamaradas que emite el Sol y hasta ahora sus escalas métricas eran absolutamente inaccesibles para cualquier instrumento astronómico.

Lo que los autores identificaron es la firma de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en la superficie del Sol, un fenómeno que aparece cuando dos capas de un fluido se desplazan a distinta velocidad, formando características ondas en espiral, como las que se observan en la atmósfera de Júpiter o en las nubes de los sistemas meteorológicos terrestres. Esta turbulencia magnética podría ser una razón clave por la que la atmósfera exterior del Sol alcanza temperaturas tan elevadas y por la que la energía se acumula y se desplaza por él. Y el mecanismo alimenta las erupciones y eyecciones solares que pueden alcanzar la Tierra y afectar a los satélites, las redes eléctricas y otras tecnologías.

Detalles a escala ultrafina

Para conseguir las imágenes no bastó con la imponente estructura del telescopio de Maui. El sistema utilizó la tecnología alemana FastCam, capaz de capturar hasta 740 imágenes por segundo, integrada con un sistema de óptica adaptativa funcionando al límite de la difracción. Esta combinación extrema de hardware y técnicas de reconstrucción de imagen hizo posible captar los vórtices solares con total nitidez. “Creemos que el descubrimiento de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en la fotosfera solar, respaldado por el análisis de simulaciones numéricas, es un gran paso adelante en nuestra comprensión de la dinámica y evolución del plasma solar y estelar, y servirá de base para futuros descubrimientos”, asegura David Boboltz, director adjunto del Observatorio Solar Nacional.

“La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz es probablemente un mecanismo que contribuye al calentamiento de la atmósfera exterior y es parte de la solución al enigma de larga data de por qué las estrellas tienen una corona caliente de un millón de grados Kelvin”, señala Thomas Rimmele, del Observatorio Solar Nacional. Para comprender el clima espacial dinámico que afecta a la Tierra, tenemos que ver los procesos a pequeña escala que lo impulsan, apunta Jacqueline Keane, directora de Programa de la NSF para el Observatorio Solar Nacional. “Durante décadas, ver estos vórtices a escalas tan diminutas fue imposible”, destaca. “Ahora, el Telescopio Solar Inouye de la NSF reveló estos detalles de escala ultrafina por primera vez, haciendo posibles descubrimientos que antes estaban fuera de nuestro alcance”.

Un paso hacia la predicción

Para Valentín Martínez Pillet, director del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y experto en física solar, el resultado establece un nuevo referente en el estudio de la interacción entre zonas de diferente magnetización en el Sol y puede ser un salto enorme para entender los mecanismos íntimos que dan pie a las tormentas solares. “Se trata de saber cuál es la microfísica de los procesos magnéticos para predecir las tormentas geomagnéticas, que son procesos macrofísicos”, explica.

Las tormentas solares, recuerda Martínez Pillet, y las expulsiones de masa coronal son procesos a escalas grandes, similares al tamaño del sol, pero empiezan todos a partir de procesos a pequeña escala que todavía no entendemos. “Con estas herramientas vamos a poder descubrir todos estos procesos microfísicos que, cuando tengamos una visión completa de todos ellos, seremos capaces de predecir las tormentas solares y la meteorología espacial con una precisión similar a la precisión que tenemos con la meteorología terrestre”, señala. “Aunque creo que necesitamos 50 años para dar este paso”.

Héctor Socas, astrofísico y director de la Fundación del Telescopio Solar Europeo, considera que este trabajo es muy importante porque ofrece una explicación a cómo el campo magnético de la superficie solar consigue acumular energía y transportarla luego hacia arriba para calentar la corona o provocar erupciones y tormentas solares.

“Si hay una constante en toda la astrofísica es que cada vez que miramos al cielo con un telescopio más grande descubrimos cosas nuevas”, señala. “Y el Sol no es una excepción. DKIST ha descubierto la existencia de pequeños remolinos que se aglomeran en torno a las estructuras magnéticas, que podrían jugar un papel importante en la acumulación y transporte de energía hacia la corona”. Estas observaciones revelan que la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz está presente por doquier en torno a las estructuras magnéticas, resume, y podría ser responsable de que el campo magnético se enrede, acumulando energía que podría alimentar las tormentas solares.