Se ha confirmado que la poderosa dinamo magnética del Sol que impulsa la actividad de las manchas solares y contribuye a desencadenar poderosas erupciones solares y eyecciones de masa coronal existe a 124.000 millas (200.000 kilómetros) debajo de la superficie visible del Sol, equivalente a 16 anchos de profundidad de la Tierra.
La dinamo magnética de la Tierra está situada en el núcleo exterior de nuestro planeta, donde la convección del hierro fundido genera corrientes eléctricas.
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Algunos científicos se preguntaban si la dinamo magnética del Sol se encontraba en una estrecha capa cercana a la superficie o si se extendía por toda la capa convectiva. Sin embargo, la hipótesis más popular ha sido que la dinamo magnética se genera en el límite entre la zona convectiva inferior y la zona radiativa interior.
A este límite lo llamamos tacoclina, y tras aproximadamente 30 años de estudio de las oscilaciones que reverberan en la superficie visible del sol (la fotosfera) y su interior profundo, Krishnendu Mandal y Alexander Kosovichev del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey han encontrado evidencia directa de que la dinamo se genera allí.
“Durante años sospechamos que la tacoclina era importante para la dinamo solar, pero ahora tenemos evidencia observacional clara”, dijo Mandal en un comunicado. “[But] Hasta ahora, simplemente no habíamos escuchado lo suficiente desde el interior de la estrella para estar seguros de dónde están organizados los intensos campos magnéticos del Sol”.
Mandal y Kosovichev utilizaron datos recopilados por el Michelson Doppler Imager en el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) conjunto de la NASA y la ESA, que se lanzó en 1995, y el Grupo de la Red de Oscilación Global terrestre del Observatorio Solar Nacional de seis telescopios en todo el mundo que entró en funcionamiento ese mismo año.
Tanto SOHO como GONG todavía están en funcionamiento, y entre ellos miden el patrón cambiante de oscilaciones que se propagan a través de la fotosfera cada 45 a 60 segundos.
Las oscilaciones están influenciadas por la estructura del interior del Sol, que está definida por los flujos de plasma dentro de la capa convectiva. Por lo tanto, la temperatura y el movimiento de estos flujos rotacionales de plasma afectan el período y la amplitud de las oscilaciones a medida que pasan a través de los flujos antes de atravesar la fotosfera.
Mandal y Kosovichev descubrieron que estas bandas giratorias de plasma dentro del Sol forman un patrón de mariposa que coincide con la forma en que cambia la ubicación de las manchas solares a lo largo del ciclo de actividad magnética de 11 años del Sol. Las manchas solares son zonas más frías del sol creadas por campos magnéticos que atraviesan la fotosfera. Como tales, son una huella digital del campo magnético del Sol.
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“Ahora, con datos de casi tres ciclos solares de 11 años, finalmente estamos viendo cómo se forman patrones claros que nos brindan una ventana dentro de la estrella”, dijo Mandal.
Las mediciones muestran que este patrón de mariposa se origina en la tacoclina, 200.000 kilómetros por debajo de las manchas solares en la fotosfera. En la tacoclina, la rotación del plasma es distinta de la de la capa convectiva superior, con más movimientos cortantes que impulsan la corriente eléctrica que genera el campo magnético.
“Las bandas giratorias que se originan a partir de cambios estructurales magnéticos cerca de la tacoclina del Sol pueden tardar varios años en propagarse a la superficie”, dijo Mandal. “El seguimiento de estos cambios internos nos da una imagen clara de cómo se desarrolla el ciclo solar”.
Además, una mejor comprensión de cómo se genera el campo magnético del Sol y cómo se manifiesta en la superficie en regiones activas que producen manchas solares, llamaradas y, en última instancia, eyecciones de masa coronal, podría ayudar a mejorar las predicciones del clima espacial dañino. Las erupciones del sol pueden enviar nubes de partículas cargadas hacia nosotros, lo que puede alterar los satélites, las comunicaciones y las redes de energía y poner en peligro a los astronautas.
“Si bien nuestros hallazgos aún no permiten predicciones precisas de futuros ciclos solares, resaltan la importancia de incluir la tacoclina en los modelos de predicción del clima espacial”, dijo Mandal. “Muchas simulaciones actuales tienen en cuenta procesos sólo en capas cercanas a la superficie, pero nuestros resultados muestran que se debe considerar toda la zona de convección, especialmente la tacoclina”.
Más lejos, los hallazgos nos ayudarán a comprender mejor la actividad magnética de otras estrellas. Como nuestro Sol es la única estrella que podemos observar de cerca, a menudo se utiliza como base para comprender otras estrellas.
Los hallazgos se presentan en un artículo publicado el 12 de enero en Scientific Reports.