El Sol está plagado de chorros de rayos X

La nave espacial Hinode ha observado rápidos y calientes chorros de rayos X sobre la superficie solar. Estos chorros pueden ayudar a explicar el calentamiento de la corona solar que, durante mucho tiempo, ha sido un misterio para la física solar.

Usando la nave espacial japonesa Hinode, astrónomos han descubierto que el Sol está plagado de poderosos "chorros de rayos X" que salen de la superficie del Sol cientos de veces al día, lanzando bolas de gas caliente tan grandes como América del Norte, a una velocidad máxima de 3,2 millones de kilómetros por hora (2 millones de millas por hora). Estos chorros añaden una importante cantidad de masa al viento solar y pueden ayudar a explicar un antiguo misterio para la astrofísica: el supercalentamiento de la corona solar.

"Esto es impresionante y absolutamente inesperado", dice Jonathan Cirtain, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, quien fue una figura clave para el descubrimiento. Cirtain recuerda cómo ocurrió: "Cuando los descubrimos, hace un año, en noviembre de 2006, la nave espacial Hinode acababa de ser lanzada y sus instrumentos estaban comenzando a funcionar". Para calibrar el telescopio de rayos X de la nave, los controladores de misión en Japón apuntaron el telescopio hacia un agujero oscuro en la atmósfera solar —un "agujero coronal". Cirtain analizó los datos y... "¡ahí estaban!".

Un chorro de rayos X grabado por la nave espacial Hinode, el 10 de enero de 2007. Películas Quicktime: tres chorros (2.4 MB); muchos chorros en baja resolución (4 MB); muchos chorros en alta resolución (26 MB).

"Después de que pasó la conmoción, me apresuré a traer otros científicos a mi oficina para mostrarles la película". El investigador compara la apariencia de los chorros que erupcionan dentro del agujero coronal con "las luces centelleantes de Navidad, orientadas al azar. Es muy bonito".

Cirtain resalta que ya se han visto chorros de rayos X con anterioridad, pero nunca en tal abundancia. Los primeros chorros fueron grabados por un telescopio de rayos X de primera generación ubicado abordo del Skylab, en la década de 1970. Se los llamaba chorros de rayos X por la simple razón de que eran brillantes en longitudes de onda de rayos X. El fenómeno fue después confirmado por un telescopio ultravioleta del Laboratorio de Investigación Naval (Naval Research Lab, en idioma inglés), el cual voló abordo del transbordador espacial en los años '80, así también como por el telescopio de rayos X de Japón, Yohkoh, en la década de 1990. "Todos esos instrumentos observaron muy pocos chorros —generalmente, uno o dos por día", afirma Cirtain. En consecuencia, los chorros de rayos X fueron considerados como una curiosidad de poca importancia.

La nave espacial Hinode ha cambiado todo esto. El avanzado telescopio de rayos X de la nave puede tomar fotografías con suficiente rapidez como para captar estas erupciones, que se mueven a gran velocidad. "Ahora vemos que los chorros ocurren todo el tiempo, con una frecuencia aproximada de 240 veces al día. Aparecen a todas las latitudes, dentro de los agujeros coronales, en el interior de grupos de manchas solares, en medio de la nada; en resumen, donde sea que miremos en el Sol, encontramos estos chorros, que constituyen una forma importante de actividad solar", dice Cirtain.

Cada chorro es disparado por una erupción magnética o "evento de reconección" —esencialmente el mismo proceso que impulsa a las llamaradas solares, aunque en una escala mucho más pequeña. "La energía en un chorro típico es aproximadamente mil veces menor que la energía de una llamarada solar de clase M (tamaño mediano)", explica Cirtain. De manera individual, los chorros son débiles; sin embargo, unidos tienen un gran impacto. "Si sumamos toda la energía que los chorros depositan en la atmósfera del Sol, el total diario se equipara al de las llamaradas solares".

En efecto, los chorros pueden contribuir significativamente con el viento solar. Todos los días, un viento caliente, implacable, de protones y electrones solares, sopla contra la Tierra y es desviado por el campo magnético global de nuestro planeta justo antes de que pueda alcanzar la atmósfera. Las ráfagas en el viento solar pueden causar auroras brillantes, apagones y otros efectos conocidos colectivamente como "el tiempo del espacio". ¿Qué es lo que impulsa al viento desde el Sol? Es una pregunta que ha intrigado a físicos durante décadas. Los chorros brindan, al menos, parte de la respuesta:

"Hemos sumado la masa que fluye en estos chorros y asciende a entre el 10% y el 25% del viento solar. Es una fracción significativa", dice.

Los chorros de rayos X pueden también contribuir con el misterioso calentemiento de la atmósfera externa del Sol, la fantasmagórica "corona" que se ve durante los eclipses solares.

La atmósfera externa del Sol o "corona". Créditos & derechos de autor: Koen van Gorp.

Este es el misterio: si se colocara un termómetro en la superficie del Sol, marcaría alrededor de 6000ºC. Pero arriba de la superficie del Sol, en la corona, donde la intuición dice que debería hacer más frío, la temperatura aumenta hasta millones de grados. ¿Qué es lo que calienta la corona a temperaturas tan extremas?

Los chorros de rayos X parecen colaborar. Cirtain y sus colegas han examinado cuatro chorros con gran detenimiento y descubrieron que lanzan ondas magnéticas hacia la atmósfera solar superior. Estas ondas, llamadas ondas de Alfven, se propagan hacia el interior de la corona donde *chasquean* como un látigo, calentando el gas en el sitio en el cual se produce el chasquido. (Nota: Cuando un látigo produce un chasquido en la Tierra, el sonido agudo que escuchamos es el resultado de la energía que se transfiere desde la punta del látigo que se mueve a gran velocidad hacia el aire que lo rodea. El mismo proceso básico se aplica para las ondas de Alfven que producen chasquidos en la corona.) Cirtain no cree que los chorros puedan explicar por completo el supercalentamiento de la corona, pero "realizan una importante contribución".

Otro equipo de investigadores de la nave espacial Hinode, lidereado por Bart De Pontieu, de Lockheed-Martin, ha descubierto evidencia de más ondas de Alfven que provienen de una capa de la atmósfera solar llamada cromósfera. (La cromósfera es al Sol lo que la tropósfera es a la Tierra; ambas son capas de la atmósfera cercanas a la superficie.) Estas ondas de Alfven no son lanzadas por chorros sino más bien por movimientos turbulentos que tienen lugar dentro de la cromósfera misma. "Si sumamos todas las ondas de Alfven, las que provienen de la cromósfera más las que provienen de los chorros de rayos X, puede ser suficiente para resolver el misterio del calentamiento de la corona", dice Cirtain.

Aunque los chorros no resolvieron grandes misterios, Cirtain dice que está encantado de haberlos descubierto. "Los chorros me recuerdan por qué amo mi trabajo. Es Navidad todos los días".

Traducido al español por Ramiro Franco
Fuente: Ciencia@NASA