Los bucles coronales del Sol podrían ser una ilusión

Los bucles coronales del Sol, según un nuevo estudio, podrían ser en realidad ilusiones ópticas. Por lo menos, en algunos de los casos en que se han observado. Algo que pone a prueba la percepción que tenemos de nuestra estrella y que apunta a que todavía oculta muchas sorpresa…

Los bucles coronales según una simulación

Los bucles coronales son hilos de plasma que, durante mucho tiempo, se ha planteado que existen en la atmósfera del Sol. La investigación que analiza su naturaleza ha sido llevada a cabo por el National Center for Atmospheric Research (NCAR, por sus siglas en inglés, y se traduce como Centro Nacional de Investigación Atmosférica). El trabajo se apoya en una simulación realista, en tres dimensiones, de la corona solar. La simulación, llevada a cabo hace varios años, ha permitido a los investigadores dividir la corona en diferentes secciones.

Algo que les posibilita aislar bucles coronales de forma individual. Así, lo que han observado es que muchos de ellos, en realidad, no eran bucles. Si bien es cierto, del mismo modo, que algunos de esos bucles sí que existían. En otros casos, lo que parecían ser bucles coronales en el Sol podrían ser algo diferente. Podría tratarse de arrugas de plasma brillante en la atmósfera de la estrella. A medida que las capas de plasma brillante se doblan sobre sí mismas, esos pliegues pueden parecer líneas delgadas brillantes, imitando esos bucles.

El hallazgo, que el equipo ha denominado hipótesis del velo coronal, tiene implicaciones importantes para nuestra comprensión del Sol. La presencia de bucles coronales se ha usado durante décadas como una manera de obtener información sobre la densidad, temperatura y otras características físicas de la atmósfera solar. El planteamiento supone una revolución, porque implica que un aspecto del Sol, que durante décadas se ha tratado como cierto, podría no serlo. Al menos en muchos de los casos.

¿Qué son los bucles coronales realmente?

¿A dónde nos lleva esto, exactamente? En el espectro de ultravioleta extremo, es posible ver esos bucles coronales del Sol. La suposición de que deben existir es natural porque encaja con la comprensión más básica que se tiene del magnetismo. De hecho, se puede hablar de un experimento que quizá hayamos hecho en alguna ocasión, o hayamos oído hablar de él. En el colegio (o el instituto) es posible que hayamos llevado a cabo un experimento que va a resultarnos muy útil para comprender por qué los bucles coronales parecen algo obvio.

En algún momento, es posible que hayamos probado a esparcir virutas de hierro cerca de un imán. Las virutas se orientan a lo largo de las líneas magnéticas que viajan de un polo a otro del imán. Esas líneas curvadas se expanden cada vez más lejos del imán y, además, se vuelven más débiles y densas cuanto mayor sea la distancia. Lo que parecen ser bucles coronales en el Sol, si nos fijamos, muestran un aspecto llamativamente similar. Además, el Sol tiene un campo magnético muy importante. Así que no la conclusión es lógica.

No parece sorprendente que, en esas líneas magnéticas, el plasma pueda quedar atrapado. Así, se formarían esos bucles. Lo interesante es que el estudio dice que, probablemente, esos bucles existen. Sin embargo, los bucles coronales vistos en el Sol nunca se han comportado exactamente como deberían, teniendo en cuenta cómo funcionan los imanes. Por ejemplo, se esperaría que las líneas magnéticas del Sol también se separen, como en el experimento de las virutas de hierro, a medida que nos alejamos de nuestra estrella…

El problema de las líneas magnéticas

Si esto sucediese, el plasma atrapado en esas líneas magnéticas se extendería entre esos límites. De manera que veríamos bucles menos brillantes y más espesos. Las imágenes del Sol, sin embargo, no muestran este fenómeno. Los bucles más lejanos siguen siendo finos y brillantes. La posibilidad de que estos bucles sean, en su lugar, arrugar en un velo coronal encaja mucho mejor para explicar esas diferencias con lo que cabría esperar observarse. Al mismo tiempo, obliga a plantearse nuevas preguntas. ¿Qué determina la forma y espesor de esos pliegues?

¿Cuántos de los bucles aparentes, que se pueden ver en las imágenes del Sol, existen realmente? ¿Cuántos son ilusiones? Son preguntas que todavía están por responder. Hay que destacar, del mismo modo, que este descubrimiento ha sido posible gracias a una simulación muy detallada de la corona solar. Cuando se produjo originalmente, era innovadora porque fue la primera que logró, simultáneamente, mostrar que sucedía en diferentes regiones del Sol. Desde la parte superior a la zona convectiva. Desde 10 000 kilómetros bajo la superficie a 40 000 kilómetros en la corona solar.

Estas regiones tan variadas del Sol cubren una amplia gama de condiciones físicas, incluyendo diferentes densidades y presiones. Por lo que los científicos, anteriormente, no habían logrado encontrar una forma matemática de representar esas regiones en una simulación única. Entre los resultados, la nueva simulación ha logrado, por primera vez capturar el ciclo completo de la vida de una llamarada solar. Desde la acumulación de energía, bajo la superficie de la estrella, pasando por la aparición de la llamarada en la superficie y la liberación explosiva de energía.

Datos muy interesantes

El modelo también ha producido conjuntos de datos tridimensionales que detallan la estructura del campo magnético y el plasma. Algo que permite generar observaciones sintéticas. Como la corona solar es fina (visualmente hablando) es bastante fácil ver a través de ella. Las estructuras en la corona se solapan entre sí, cuando observamos una imagen del Sol. Esto hace difícil determinar si un bucle se solapa con otros, o si está por delante o por detrás. Tampoco es fácil determinar cuál es el aspecto exacto del bucle con una imagen.

Puede que tenga una sección transversal compacta, como una manguera de jardín, o parecer un lazo largo visto de canto. Puede que, también, lo que parezca ser un hilo fino sea simplemente un artefacto óptico. En ese caso, estaría provocado por un pliegue en una capa de plasma brillante. Los datos producidos por la simulación darán la oportunidad, a la comunidad científica, de diseccionar la atmósfera solar. Podrán estudiar las estructuras que se solapan por separado. Algo que no es posible con los instrumentos y observatorios actuales.

La simulación (denominada MURaM) es una de las más realistas creadas hasta la fecha, aunque solo es un modelo. Para entender por qué muchos bucles coronales podrían ser ilusiones ópticas, será necesario usar métodos de observación diseñados cuidadosamente para analizar la corona. También serán necesarias nuevas técnicas de análisis de datos. Diseñar estas técnicas, según cuentan los investigadores, será extremadamente complicado. Pero su trabajo muestra que las observaciones del Sol pueden no bastar para explicar su funcionamiento…

Estudio

El estudio es A. Malanushenko, M. Cheung, C. DeForest et al.; «The Coronal Veil». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 2 de marzo de 2022. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys