La cara oculta del Sol – Revista Kilómetro Cero

Para los primeros días del mes marzo de 2024 está prevista la aparición de una gran mancha solar, según informó la página spaceweather.com, que quizá provoque una tormenta que podría afectar a la Tierra. Estamos en la proximidad de un máximo de actividad solar y, por lo tanto, la presencia de manchas solares es un fenómeno que estamos observando constantemente en lo que va del año. Algunas manchas o grupos de ellas son muy notables y se pueden apreciar muy fácilmente con binoculares, utilizando filtros solares especiales o, inclusive, a simple vista, a través de los anteojos especiales para eclipses solares.

Pero, en este caso, la mancha cuya aparición ha sido prevista, no fue detectada a través de una imagen directa por algún observatorio solar espacial o terrestre, sino por medio de una técnica conocida como heliosismología que se basa en el análisis de espectrogramas del sol. Y esto es porque la mancha ya se ha formado, pero en la porción de la superficie solar opuesta a la que observamos desde la Tierra y la rotación solar la traerá hacia nosotros en estos días.

La heliosismología, término acuñado por Douglas Gough (astrónomo inglés nacido en 1941), es el estudio de la estructura y dinámica del Sol a través de sus oscilaciones, las cuales son causadas, principalmente, por ondas sonoras que son continuamente impulsadas y amortiguadas por la convección (la forma en que se transporta el calor en el interior del Sol) cerca de la superficie solar. Es similar a la geosismología, o asterosismología (término también acuñado por Gough), que son respectivamente los estudios del interior de la Tierra o de las estrellas a través de sus oscilaciones.

Si bien las oscilaciones del Sol se detectaron, por primera vez, a principios de la década de 1960, no fue hasta mediados de la década de 1970 que se percibió de que las oscilaciones se propagaban por todo el Sol y que podían permitir estudiar el interior del Sol.

En la actualidad, esta disciplina se divide en la heliosismología global, que estudia, directamente, los modos resonantes del Sol, y la heliosismología local, que estudia la propagación de las ondas componentes cerca de la superficie del Sol.

La superficie del sol con un grupo de manchas solares (Fotos obtenidas por el autor)

Pero veamos un poco más acerca del origen y la propagación de estas ondas, cómo se detectan y qué información podemos extraerles.

Toda oscilación tiene un modo fundamental y sus armónicos. Cuando la cuerda de una guitarra vibra, lo hace con un modo fundamental (la nota musical que se escucha) más una serie de armónicos que se producen por la estructura acústica del instrumento (el volumen y la forma de su caja de resonancia, el largo del mástil y otras variables) que configuran el timbre del instrumento. Si separamos el modo fundamental, seríamos capaces de deducir la forma exacta de la guitarra en base a los armónicos que pudiésemos detectar y separar.

Una estrella, en general, existe por la presencia de un equilibrio (llamado hidrodinámico) entre dos fuerzas que se oponen: la gravedad (que tiene tendencia a comprimirla) y la presión del fluido o de la radiación (cuya tendencia es a expandirla). En ciertas estrellas, como es el caso del Sol, ese equilibrio está ligeramente alterado, pero sin ser una alteración catastrófica, sino que deviene de la dinámica de las capas internas y del mecanismo de transporte del calor, la convección, que tiene una velocidad dependiente del medio, o sea, de su densidad. Esa dinámica genera cambios que se transmiten a la superficie de la estrella, deformándola, como ocurre en un sismo en la superficie terrestre que lo percibimos como un movimiento. Esos movimientos se traducen en oscilaciones en el brillo superficial y pueden detectarse midiendo el brillo en función del tiempo o dispersando la luz (espectrograma) y midiendo cómo se mueve la superficie de la estrella. A la forma en que se producen esas oscilaciones la llamamos modos de oscilación.

Esas pequeñas rupturas del equilibrio tienen, a su vez, por acción de estas mismas fuerzas, tendencia a restaurarlo. Dependiendo de la fuerza restauradora, tendremos un medio de restauración prevalente, que se manifestará en la forma de la oscilación, o sea, de los armónicos presentes que acompañan al modo fundamental de oscilación o pulsación.

Dada la estructura del fluido, existen tres fuerzas restauradoras y, por lo tanto, tres modos de pulsación. Dos de ellos están asociados a la gravedad y, el restante, a la presión. Los modos se llaman p, el asociado a la presión; g, asociado a la flotabilidad en un medio hidrodinámico, o sea, muy importante en la profundidad y casi imperceptible en la superficie; y f, asociado a la gravedad superficial.

Para estudiar esos armónicos asociados a la estructura estelar se divide a la estrella en sectores y se modela el comportamiento de la oscilación en función del sector proveniente, de la profundidad y de la fuerza restauradora. De ese modo, es posible mapear la estructura estelar desde el núcleo hasta la superficie y percibir alteraciones locales y globales, como sería el caso de la presencia de una mancha superficial.

Todo lo dicho para las estrellas, se aplica para el Sol que, obviamente, es una estrella.

Esperemos que el desarrollo de la mancha solar prevista no afecte a la Tierra.