Marzo 2, 2011: En 2008-2009, las manchas solares prácticamente desaparecieron por completo durante dos años. La actividad solar se redujo a los valores más bajos de los últimos cien años; la alta atmósfera de la Tierra se enfrió y colapsó; el campo magnético del Sol se debilitó, permitiendo de este modo que los rayos cósmicos pudieran penetrar en cantidades récord al sistema solar. Fue un gran evento y los físicos solares se preguntaron abiertamente: ¿dónde se han ido todas las manchas solares?
Ahora ya lo saben. Se ha publicado una respuesta en la 3ra. edición de marzo de la revista Nature.
En esta vista segmentada del Sol, la Gran Banda Transportadora se muestra como un conjunto de rizos negros que conectan la superficie estelar con su interior. Crédito: Andrés Muñoz-Jaramillo, del CfA de la Universidad de Harvard.
"Las corrientes de plasma ubicadas en las profundidades del Sol han interferido en la formación de las manchas solares y han prolongado el mínimo solar", dice el autor principal Dibyendu Nandi, del Instituto Hindú de Educación Científica e Investigaciones, de Calcuta. "Nuestras conclusiones están basadas en un nuevo modelo númerico del interior del Sol".
Durante varios años, los físicos solares reconocieron la importancia de la "Gran Banda Transportadora" del Sol. Un vasto sistema de corrientes de plasma, llamadas "flujos meridionales" (similares a las corrientes oceánicas en la Tierra), se desplaza a lo largo de la superficie del Sol, se sumerge cerca de los polos y vuelve a salir en las proximidades del ecuador. Estas corrientes en forma de bucles juegan un papel fundamental en el ciclo solar de 11 años. Cuando las manchas solares comienzan a debilitarse, las corrientes en la superficie arrastran los restos de sus campos magnéticos y los jalan hacia el interior de la estrella; 300.000 km por debajo de la superficie, la dínamo magnética del Sol amplifica los campos magnéticos debilitados. Las manchas solares resucitadas flotan y saltan a la superficie como si fueran un corcho en el agua —¡ahí está! Un nuevo ciclo solar ha comenzado.
Por primera vez, el equipo de Nandi piensa que ha desarrollado un modelo computacional que realiza los cálculos físicos en forma correcta para los tres aspectos de este proceso: la dínamo magnética, la banda transportadora y la evolución boyante de los campos magnéticos de las manchas solares.
"Según nuestro modelo, el problema con las manchas solares en verdad comenzó hace tiempo, a finales de la década de 1990, durante el ascenso del Ciclo Solar 23", afirma el coautor del modelo Andrés Muñoz-Jaramillo, del Centro de Astrofísica de la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano. "En aquel tiempo, la banda transportadora se aceleró".
La banda, que se desplazaba con gran velocidad, rápidamente arrastró los restos de las manchas solares hacia la dínamo interior del Sol para su amplificación. A primera vista, podría parecer que esto incrementa la producción de manchas, pero no. Cuando los residuos de las machas solares viejas llegaron a la dínamo, llevaron la banda a través de la zona de amplificación también, demasiado rápido como para su completa reanimación. La producción de manchas se detuvo.
Los ciclos de manchas solares durante el siglo pasado. La curva azul muestra la variación cíclica en la cantidad de manchas. Las barras rojas indican la cantidad acumulada de días sin manchas. El mínimo de manchas del ciclo 23 ha sido el más largo en la era espacial, con la mayor cantidad de días sin manchas solares. Crédito: Dibyendu Nandi y colaboradores
Después, durante los años posteriores a 2000, de acuerdo con el modelo, la Banda Transportadora disminuyó su velocidad nuevamente, permitiendo de este modo que los campos magnéticos de las manchas pasaran más tiempo en la zona de amplificación, pero el daño ya estaba hecho. La cantidad de manchas solares nuevas fue muy pequeña. Y por si fuera poco, la banda, que se movía lentamente, no hizo demasiado para ayudar a las manchas reanimadas en su viaje de regreso a la superficie, provocando así un retraso en el comienzo del Ciclo Solar 24.
"El escenario estaba preparado para el mínimo solar más profundo en todo un siglo", menciona el coautor Petrus Martens, del Departamento de Física de la Universidad del Estado de Montana.
Colegas y seguidores del equipo consideran que el nuevo modelo es un avance significativo.
"Entender y predecir el mínimo solar es algo que no habíamos podido hacer antes; y resulta que es algo muy importante", dice Lika Guhathakurta, de la División de Heliofísica de la NASA, en Washington, DC.
Hace tres años, el 2 de marzo de 2008, la cara del Sol no tenía rasgos, no había manchas solares. Crédito: SOHO/MDI
Mientras que el máximo solar es relativamente breve, dura un par de años y está marcado por episodios de violentas erupciones solares que duran algunos días, el mínimo solar puede prolongarse por varios años. El famoso Mínimo de Maunder del siglo XVII duró 70 años y coincidió con el episodio más profundo de la Pequeña Era de Hielo de Europa. Los científicos aún siguen intentando entender la conexión.
Una cosa es clara: Durante un mínimo prolongado, suceden cosas raras. En 2008-2009, el campo magnético global del Sol se debilitó y el viento solar decayó. Los rayos cósmicos, que normalmente son detenidos por el tempestuoso magnetismo solar, aparecieron dentro del sistema solar. Durante el más profundo mínimo solar en un siglo, irónicamente, el espacio se volvió un lugar más peligroso para viajar. Al mismo tiempo, la acción de calentamiento de los rayos ultravioleta, normalmente proporcionada por las manchas solares, estuvo ausente, por lo que la alta atmósfera de la Tierra comenzó a enfriarse y a colapsar. La basura espacial dejó de caer con la frecuencia en que lo hace de manera usual y comenzó a acumularse en órbita. Entre otras cosas.
Nandi hace notar que su nuevo programa computacional no solamente pudo explicar la ausencia de manchas solares, sino también el debilitamiento del campo magnético solar en los años 2008-2009. "Es la confirmación de que vamos por buen camino".
El siguiente paso: El Observatorio de Dinámica Solar (SDO, por su sigla en idioma inglés) puede medir los movimientos de la banda transportadora del Sol no sólo en la superficie, sino también en las profundidades. Esta técnica se denomina heliosismología y muestra el interior del Sol en la misma forma en que el ultrasonido funciona en una mujer embarazada. Al combinar los datos de alta calidad proporcionados por el SDO con el modelo computacional, los investigadores podrían predecir cómo se desarrollará un mínimo solar en el futuro. Sin embargo, el SDO apenas está comenzando, así que los pronósticos tendrán que esperar.
Ciertamente, hay mucho trabajo por hacer, pero Guhathakurta dice: "Finalmente, podríamos estar desentrañando el misterio del Sol sin manchas".
Créditos: Esta investigación ha sido financiada por el Programa Viviendo con una Estrella, de la NASA, y el Departamento de Ciencia y Tecnología del Gobierno de India.
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