Los ambiciosos planes para estudiar el sol durante el eclipse solar de abril

En toda América del Norte, los científicos solares estudiarán Eclipse solar total de abril para ver la parte más extraña del sol: la corona.

Visto fugazmente como un halo brillante que aparece sólo durante la totalidad, es un millón de veces más tenue que el resto del sol en luz visible. La corona también es un millón de grados más caliente que la superficie del Sol, o fotosfera, que alcanza sólo unos 6.000°C, y se extiende millones de kilómetros dentro del sistema solar.

La corona es donde los campos magnéticos del sol actúan sobre partículas cargadas para formar formas complejas, conocidas como serpentinas, bucles y penachos, entre otros nombres. Comprender la corona nos ayudará a predecir el viento solar, la corriente de partículas cargadas lanzadas desde el sol al espacio. Esto es lo que causa auroraspero también es un amenaza potencial para los astronautas, los satélites y las redes eléctricas.

Las expectativas están por las nubes para el eclipse solar total del 8 de abril porque la totalidad (cuando el sol esté completamente cubierto) durará hasta 4 minutos y 27 segundos, el período más largo de este tipo en tierra en más de una década. Éstos son algunos de los experimentos que se llevarán a cabo.

Los sherpas del viento solar.

Shadia Habbalinvestigador solar del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái, lleva casi 30 años persiguiendo eclipses solares, utilizando filtros y cámaras especiales para medir las temperaturas de las partículas de la parte más interna de la corona.

El grupo de Habbal, ahora conocido como los Sherpas del Viento Solar, ha viajado a lugares tan lejanos como las Islas Marshall, Kenia, Mongolia, el archipiélago noruego de Svalbard, la Antártida y Libia. En cada eclipse, algunos de los cuales duran sólo unos segundos, Habbal y su equipo obtienen imágenes de la corona utilizando sus filtros. El estudio de las diferentes longitudes de onda de la luz emitida por las partículas de hierro cargadas en la corona les permite determinar las temperaturas.

La mayor parte del tiempo, los físicos solares que estudian la corona se basan en coronógrafos de observatorios espaciales, que utilizan un disco en un telescopio para bloquear el sol. Pero estos dispositivos cubren la parte más interna de la corona, la fuente de torres de plasma llamadas prominencias y erupciones llamadas eyecciones de masa coronal.

“Las observaciones durante la totalidad son fundamentales”, dice Habbal. No hay otra manera de ver la parte de la atmósfera del sol que se extiende desde su superficie hasta al menos 5 radios solares de manera continua. “Esto es fundamental para comprender cómo la atmósfera solar comienza en el sol y luego se extiende hacia el espacio interplanetario”, dice. Sólo entonces podrán idearse modelos informáticos precisos que simulen la corona y ayuden a predecir el clima espacial.

En los últimos años, el grupo de Habbal ha hecho un descubrimiento sorprendente. Ahora mismo, el sol se dirige hacia el máximo solar en 2025, el punto más activo de su ciclo de 11 años, cuando el viento solar se intensifica. Dado que la corona parece mucho más grande durante los eclipses solares totales en el máximo solar, se pensaba que el ciclo solar y la temperatura de la corona están inextricablemente vinculados. Pero puede que no sea tan sencillo.

En 2021, Habbal y sus colegas publicaron una investigación a partir de observaciones tomadas durante 14 eclipses solares totales que sugiere La temperatura de la corona no depende del ciclo solar.. Las líneas del campo magnético del sol pueden ser abiertas, viajando hacia afuera con el viento solar, o cerradas, que son más calientes y forman bucles. “Encontramos líneas de campo abiertas en todas partes, independientemente del ciclo”, dice Habbal. Esto significa que la corona tiene una temperatura aproximadamente constante.

Los de alto vuelo

El mal tiempo ha impedido las observaciones desde 2019. “Tuvimos lluvia en Chile en 2020, nubes en el mar en la Antártida en 2021 y no hubo eclipse en 2022”, dice Habbal. Fue durante la expedición a la Antártida cuando un miembro del equipo Benedikt Justen Sugirieron que la próxima vez podrían volar una cometa equipada con un espectrómetro, que separa la luz en las longitudes de onda que la componen.

La cometa financiada por la NASA, que tiene una envergadura de 6,5 metros, se probó con éxito en Australia Occidental durante un eclipse solar total en abril de 2023. Se lanzó con una correa de un kilómetro de largo sujeta a un vehículo. “Fue bastante milagroso”, dice Habbal. El mal tiempo hizo que el equipo volara por primera vez sólo 45 minutos antes de la totalidad. “Fue emocionante”.

Si la tecnología funciona bien en el próximo eclipse, la cometa se desplegará más en el futuro, probablemente con cámaras adicionales. “Es mucho más fácil y económico que usar globos”, dice Habbal. Pero si no funciona, siempre hay una copia de seguridad.

Durante el eclipse total, dos aviones WB-57 se sucederán a 740 kilómetros por hora, aproximadamente un cuarto de la velocidad de la sombra de la Luna, justo al suroeste del punto máximo del eclipse. A esa velocidad, la totalidad aumenta de los 4 minutos 27 segundos para quienes lo ven desde el suelo a más de 6 minutos. “El WB-57 es perfecto para esto porque en su morro hay una cámara y un sistema de telescopio que puede girar para apuntar a cualquier cosa… sin importar en qué dirección vuele el avión”, dice Amir Caspi del Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, que está a cargo de un experimento en el segundo WB-57 para estudiar la corona de una forma diferente.

Utilizando una plataforma estabilizada, Caspi y su equipo capturarán imágenes del eclipse utilizando tanto una cámara de luz visible como una cámara de infrarrojo medio de mayor resolución desarrollada por la NASA. Este último capturará siete longitudes de onda de luz diferentes y ayudará a determinar qué estructuras de la corona emiten su propia luz y cuáles simplemente dispersan la luz de la superficie del sol. “Necesitamos estar lo más por encima de la atmósfera que podamos para realizar esas observaciones”, dice Caspi. La atmósfera de la Tierra absorbe la luz infrarroja y es difícil de observar desde el nivel del suelo.

Los transmisores en vivo

Caspi también forma parte del proyecto Citizen Continental-America Telescopic Eclipse (CATE), un intento de hacer una película continua de alta resolución de 60 minutos utilizando 35 equipos de científicos ciudadanos en el camino de la totalidad, desde Texas hasta Maine, cada uno con el mismas cámaras, telescopios y entrenamiento para que puedan hacer exactamente el mismo tipo de observaciones. “Los equipos estarán espaciados de modo que cada estación quede superpuesta por sus vecinas”, dice Caspi. “Si una estación no recibe datos debido a nubes o equipo roto, está bien”.

Tiene la esperanza de que el equipo funcione, ya que fue probado con éxito el año pasado en Australia Occidental. “Ese fue el primer eclipse que vi”, dice Caspi, quien solo pudo verlo unos breves segundos porque estaba ocupado transmitiéndolo en vivo en YouTube. “Nuestro equipo no podía conectarse, así que pasé todo el tiempo sosteniendo mi teléfono frente a mi cara”.

Eclipse Solar 2024

El 8 de abril un eclipse solar total pasará sobre México, Estados Unidos y Canadá. Nuestra serie especial cubre todo lo que necesita saber, desde cómo y cuándo verlo hasta algunas de las experiencias de eclipses más extrañas de la historia.

Se espera que la película permita a los científicos estudiar las complejidades de la corona, en particular su forma y cómo cambia en poco tiempo. Se basa en un proyecto CATE de 2017, que utilizó 68 cámaras a lo largo del camino. Esta vez utilizará cámaras más sofisticadas y sensibles a diferentes tipos de luz polarizada.

“La mayor parte de la luz que se ve durante la totalidad es en realidad luz de la superficie del sol que sube hacia la corona para dispersar electrones”, dice Caspi. Esta es la corona K, la parte interior brillante, que abruma la luz que proviene únicamente de la propia corona. A medida que la luz se dispersa, adquiere un ángulo, una propiedad llamada polarización. “Si se puede medir el ángulo de polarización, se obtiene una estructura tridimensional de la corona, su densidad y cómo cambia con el tiempo”, afirma.

El tiempo escasea durante un eclipse solar total, por lo que un vídeo continuo de una hora de duración permite capturar procesos que tardan segundos o minutos, como una llamarada solar o una eyección de masa coronal, así como otros detalles. “La corona está atravesada por un complicado campo magnético”, afirma Caspi. “Durante la totalidad, no vemos el campo magnético, sino el plasma caliente atrapado a lo largo de él, tal como podemos ver limaduras de hierro alrededor de un campo magnético alrededor de un imán”.