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| Imagen de la atmósfera solar que muestra una eyección de masa coronal. Crédito: NASA/GSFC/SDO |
En 1998, la revista Nature publicó una carta seminal en la que se concluía que una misteriosa señal, descubierta al analizar la polarización de la luz solar, implicaba que la cromosfera solar (una importante capa de la atmósfera solar) estaba prácticamente desmagnetizada, en clara contradicción con la sabiduría común. Esta paradoja motivó experimentos de laboratorio e investigaciones teóricas que, en lugar de aportar una solución, plantearon nuevas cuestiones, e incluso llevaron a algunos científicos a cuestionar la teoría cuántica de la interacción materia-radiación.
Hoy, investigadores del Istituto Ricerche Solari (IRSOL) de Locarno-Monti (afiliado a la USI Università della Svizzera italiana), y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) de Tenerife, han encontrado la solución a esta intrigante paradoja, abriendo una nueva ventana para explorar los esquivos campos magnéticos de la cromosfera solar en la actual nueva era de telescopios solares de gran apertura. Sus hallazgos se publican en Physical Review Letters.
Hace 25 años se descubrió una enigmática señal al analizar la polarización de la luz solar con un nuevo instrumento, el Zurich Imaging Polarimeter (ZIMPOL), desarrollado en la ETH de Zúrich y posteriormente instalado en el IRSOL. Esta misteriosa señal de polarización lineal, producida por procesos de dispersión, aparece en la longitud de onda de una línea de sodio neutro (la llamada línea D1), donde, según la mecánica cuántica, no debería haber tal polarización por dispersión. Esta señal fue, por tanto, totalmente inesperada, y su interpretación abrió inmediatamente un intenso debate científico. El misterio aumentó aún más dos años después, cuando la revista Nature publicó una explicación que implicaba que la capa de la atmósfera solar conocida como cromosfera está completamente desmagnetizada, en aparente contradicción con los resultados establecidos; los investigadores creían que (fuera de las manchas solares) esta región está impregnada de campos magnéticos en el rango de los gauss. Los nuevos hallazgos abrieron una grave paradoja que ha desafiado a los físicos solares durante muchos años, e incluso llevó a algunos científicos a cuestionar la teoría cuántica disponible de la interacción materia-radiación.
Ahora, en un artículo publicado por Physical Review Letters, Ernest Alsina Ballester (IRSOL, IAC), Luca Belluzzi (IRSOL) y Javier Trujillo Bueno (IAC) muestran la solución a esta intrigante paradoja. Los hallazgos se lograron mediante la realización del modelado teórico más avanzado de la polarización de la línea D1 solar que se haya intentado jamás, lo que supuso tres años de trabajo llevado a cabo mediante una estrecha colaboración entre el Istituto Ricerche Solari (IRSOL) de Locarno-Monti (afiliado a la USI Università della Svizzera italiana) y el grupo POLMAG del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Tenerife.
Los investigadores explican: "Este resultado tiene consecuencias muy importantes. Las señales de polarización de dispersión, como la observada en la línea D1 del sodio, son extremadamente interesantes porque codifican información única sobre los elusivos campos magnéticos presentes en la cromosfera solar. Esta capa de interfaz clave de la atmósfera solar, situada entre la fotosfera subyacente más fría y la corona superpuesta de millones de grados, es el núcleo de varios problemas duraderos en la física solar, incluyendo la comprensión y predicción de los fenómenos eruptivos que pueden tener un fuerte impacto en nuestra sociedad dependiente de la tecnología. Se sabe que el campo magnético es el principal impulsor de la espectacular actividad dinámica de la cromosfera solar, pero nuestro conocimiento empírico de su intensidad y geometría sigue siendo en gran medida insatisfactorio. La solución de la antigua paradoja de la polarización de las líneas solares D1 demuestra la validez de la actual teoría cuántica de la polarización de las líneas espectrales, y abre una nueva ventana para explorar el magnetismo de la atmósfera solar en la actual nueva era de los telescopios solares de gran apertura."
Fuentes, créditos y referencias:
Ernest Alsina Ballester et al, Solving the Paradox of the Solar Sodium D1 Line Polarization, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.081101