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| Diagrama que muestra la estructura interna del Sol basado en la teoría existente que supone células de convección circulares cerca de la superficie solar. El nuevo modelo del Dr. Vasil sugiere células de convección más finas y giratorias en forma de "cigarro" que impulsan la dinamo magnética del Sol. Crédito: NASA |
¿Podrían las tormentas solares dejar fuera de juego a la Internet mundial? Sí, pero no sabemos cuándo ni cómo podría ocurrir. El matemático Dr. Geoffrey Vasil ha propuesto una nueva comprensión de la zona de convección del Sol para ayudar.
Científicos de la Universidad de Sidney y de Estados Unidos han resuelto un antiguo misterio sobre el Sol que podría ayudar a los astrónomos a predecir el clima espacial y a prepararnos para tormentas geomagnéticas potencialmente devastadoras si llegaran a golpear la Tierra.
El campo magnético interno del Sol es el responsable directo de la meteorología espacial: corrientes de partículas de alta energía procedentes del Sol que pueden ser desencadenadas por erupciones solares, manchas solares o eyecciones de masa coronal que producen tormentas geomagnéticas. Sin embargo, no está claro cómo ocurren y ha sido imposible predecir cuándo se producirán estos eventos.
Ahora, un nuevo estudio dirigido por el Dr. Geoffrey Vasil, de la Escuela de Matemáticas y Estadística de la Universidad de Sidney, podría proporcionar un sólido marco teórico para ayudar a mejorar nuestra comprensión de la dínamo magnética interna del Sol que ayuda a impulsar el clima espacial cercano a la Tierra.
El Sol se compone de varias regiones distintas. La zona de convección es una de las más importantes: un océano de 200.000 kilómetros de profundidad de plasma fluido supercaliente y turbulento que ocupa el 30% exterior del diámetro de la estrella.
La teoría solar existente sugiere que los mayores remolinos y torbellinos ocupan la zona de convección, imaginados como gigantescas células de convección circulares.
Sin embargo, estas células nunca se han encontrado, un problema que viene de lejos y que se conoce como el "Enigma de la convección".
El Dr. Vasil dijo que hay una razón para ello. En lugar de células circulares, el flujo se divide en altas columnas giratorias con forma de cigarro de "sólo" 30.000 kilómetros de diámetro. Esto, dijo, es causado por una influencia mucho más fuerte de la rotación del Sol de lo que se pensaba.
"Puedes equilibrar un lápiz delgado sobre su punta si lo haces girar lo suficientemente rápido", dijo el Dr. Vasil, experto en dinámica de fluidos. "Las células delgadas de fluido solar que giran en la zona de convección pueden comportarse de forma similar".
Los hallazgos se han publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"No sabemos mucho sobre el interior del Sol, pero es enormemente importante si queremos entender el clima solar que puede impactar directamente en la Tierra", dijo el Dr. Vasil.
"Se sabe que una fuerte rotación cambia por completo las propiedades de las dinamos magnéticas, de las que el Sol es una".
El Dr. Vasil y sus colaboradores, el profesor Keith Julien, de la Universidad de Colorado, y el Dr. Nicholas Featherstone, del Instituto de Investigación del Suroeste, en Boulder, afirman que esta rápida rotación prevista en el interior del Sol suprime lo que de otro modo serían flujos a mayor escala, creando una dinámica más variada para el tercio exterior de la profundidad solar.
"Al tener en cuenta la rotación, nuestro nuevo modelo del Sol se ajusta a los datos observados y podría mejorar drásticamente nuestra comprensión del comportamiento electromagnético del Sol", afirmó el Dr. Vasil, autor principal del estudio.
En los casos más extremos, las tormentas geomagnéticas solares pueden bañar la Tierra con pulsos de radiación capaces de freír nuestra sofisticada infraestructura electrónica y de comunicaciones mundial.
Una enorme tormenta geomagnética de este tipo azotó la Tierra en 1859, conocida como el Evento Carrington, pero esto fue antes de nuestra dependencia global de la electrónica. El incipiente sistema telegráfico de Melbourne a Nueva York se vio afectado.
"Un evento similar hoy en día podría destruir infraestructuras mundiales por valor de billones de dólares y tardar meses, si no años, en repararse", dijo el Dr. Vasil.
Una eyección de masa coronal solar en agosto de 2012
Un evento a pequeña escala en 1989 causó apagones masivos en Canadá en lo que algunos pensaron inicialmente que podría haber sido un ataque nuclear. En 2012, una tormenta solar de escala similar al Evento Carrington pasó por la Tierra sin impactar, perdiendo nuestra órbita alrededor del Sol por sólo nueve días.
"El próximo máximo solar se producirá a mediados de esta década, pero aún no sabemos lo suficiente sobre el Sol para predecir si estos eventos cíclicos producirán una tormenta peligrosa", dijo el Dr. Vasil.
"Aunque es muy improbable que una tormenta solar golpee la Tierra, al igual que un terremoto, acabará ocurriendo y tenemos que estar preparados".
Las tormentas solares que salen del interior del Sol pueden tardar desde varias horas hasta días en llegar a la Tierra. El Dr. Vasil dijo que un mejor conocimiento del dinamismo interno de nuestra estrella natal podría ayudar a los planificadores a evitar el desastre si tienen suficiente aviso para apagar los equipos antes de que una ráfaga de partículas energéticas haga el trabajo en su lugar.
"No podemos explicar cómo se forman las manchas solares. Tampoco podemos discernir qué grupos de manchas solares son más propensos a la ruptura violenta. Los responsables políticos necesitan saber con qué frecuencia puede ser necesario soportar una parada de emergencia de varios días para evitar una grave catástrofe", dijo.
El modelo teórico del Dr. Vasil y sus colegas tendrá que probarse ahora mediante la observación para seguir mejorando la modelización de los procesos internos del Sol. Para ello, los científicos utilizarán una técnica conocida como heliosismología, para escuchar el interior del corazón palpitante de la estrella.
"Esperamos que nuestros hallazgos inspiren nuevas observaciones e investigaciones sobre las fuerzas motrices del Sol", dijo.
Esto podría implicar el lanzamiento sin precedentes de satélites de observación en órbita polar fuera del plano elíptico del Sistema Solar.
Fuentes, créditos y referencias:Geoffrey M. Vasil et al, Rotation suppresses giant-scale solar convection, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2022518118