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Tribuna:

'Sunrise': un amanecer de descubrimientos

Primeros resultados del instrumento español IMaX, en una misión para observar el Sol a bordo de un globo estratosférico

Cuando hace ya más de ocho años comenzamos a pergeñar lo que sería el magnetógrafo solar IMaX (siglas del nombre inglés Imaging Magnetograph eXperiment), todo era anhelo, ilusión, emoción y ambiciones. Un equipo de científicos e ingenieros de cinco instituciones españolas (el Instituto de Astrofísica de Canarias, el Instituto de Astrofísica de Andalucía, el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, la Universidad de Valencia y la Universidad Politécnica de Madrid) comenzábamos una larga andadura en común. Hace poco más de un año, cuando la misión Sunrise (amanecer en inglés) estaba a punto de lanzarse desde la Estación Espacial de Kiruna, en Suecia, la excitación y los nervios eran la nota predominante hasta que, por fin, tras un exitoso vuelo de algo más de cinco días circunvolando el polo Norte, la barquilla de nuestro globo estratosférico aterrizó a salvo en la isla de Somerset, al norte del Canadá, y esos sentimientos trocaron en alegría y satisfacción. Pero la complacencia solo duró apenas unos instantes. Al día siguiente ya pensábamos en la tarea que nos quedaba por delante: reducir y analizar los datos para extraer una ciencia que se antojaba novedosa.

Los primeros resultados

Tras algo más de un año de duro trabajo del grupo internacional, que ha incluido a los colegas alemanes y norteamericanos con quienes realizábamos la misión, los análisis han dado su primer fruto en la forma de 12 cartas a la revista The Astrophysical Journal que aparecerán en el número 723 de 10 de noviembre , aunque ya se pueden consultar. En ellos se reseñan y discuten hallazgos y descubrimientos que han surgido del estudio de tan solo dos periodos de observación de media hora cada uno.

Aunque resulte difícil resumir y entresacar lo más importante, nosotros destacamos a continuación lo que nos parece más relevante de todo lo publicado. El resultado que más impacto está teniendo en la comunidad es el descubrimiento de chorros magnéticos supersónicos que aparecen asociados a la emergencia de flujo magnético a través de la superficie solar. Las líneas de campo magnético emergentes encuentran otras preexistentes y se produce el fenómeno de la reconexión que conlleva la liberación de considerables cantidades de energía.

Este descubrimiento ha sido particularmente gratificante puesto que, tras detectar el fenómeno con IMaX/Sunrise, hemos comprobado que también es observable con instrumentos de menor resolución espacial, como el espectropolarímetro a bordo del satélite Hinode. Si bien los rasgos característicos del proceso ya estaban en los datos de Hinode, sólo con la evolución temporal caracterizado por IMaX/ Sunrise ha sido posible entender el mecanismo subyacente. Hemos hallado el doble de energía acústica que otros trabajos previos con menor resolución espacial (con IMaX hemos logrado una resolución de unos 100 kilómetros sobre la superficie del Sol). Esta energía es generada por movimientos convectivos subfotosféricos y nuestras medidas se acercan a los valores necesarios para dar cuenta del calentamiento cromosférico, uno de los problemas más candentes de la Física Solar. Además, hemos encontrado un significativo aumento de la energía en procesos de ruptura de gránulos para formar nuevas líneas intergranulares.

Hemos podido observar directamente en mapas de campo magnético los vórtices que han sido recientemente descubiertos en el Sol en calma. Son el doble de veces más abundantes que los hasta ahora conocidos. Algunos apenas duran 10 minutos, pero otros, recurrentes, perduran a lo largo de toda la serie de observación. Además, por comparación con simulaciones magnetohidrodinámicas, se han descubierto torbellinos horizontales que avanzan a través de las celdas granulares.

El Sol en calma se ha empezado recientemente a saber bastante poblado de estructuras con un campo magnético débil y muy horizontal. La sobreabundancia de estas estructuras que ha detectado IMaX/Sunrise era esperable en cierto modo con el aumento de resolución espacial que conllevaba, aunque el valor en sí es ciertamente espectacular: hemos comprobado que el ritmo de aparición de estos campos horizontales es de entre un orden de magnitud y dos mayor que el conocido hasta el momento. Pero lo que sin duda ha sido un descubrimiento singular de nuestro instrumento ha sido el indudable carácter dinámico de estas estructuras que aparecen y desaparecen preferentemente en la frontera de celdas convectivas granulares.

IMaX nos ha ayudado también a identificar por primera vez la estrecha línea que delimita el cambio de dirección de los flujos convectivos granulares. Tal franja es visible en mapas de la anchura de las línea espectral como consecuencia del reducido valor que allí muestran la velocidad del material así como sus gradientes con la profundidad. Durante los últimos 30 años, los tubos de flujo magnético a pequeña escala han sido un poco los ladrillos elementales del magnetismo solar. Hasta ahora solo teníamos pruebas indirectas de su existencia porque su tamaño era inalcanzable por los telescopios. IMaX/Sunrise ha observado un buen número de estos tubos de flujo de forma directa, esto es, sin necesidad de imponer antiguas hipótesis ad hoc.

Por último, tras extrapolar las líneas de campo magnético a la cromosfera y la corona, hemos comprendido que el 90% de los bucles que se forman poseen un pie con un campo relativamente intenso mientras que el otro reside en el interior de la red fotosférica y presenta un campo más débil.

De estas 12 cartas, una es una introducción a la misión y presenta un resumen de las otras, otra se ha basado exclusivamente en datos del instrumento alemán SUFI (una cámara de imagen ultravioleta), una tercera analiza datos conjuntos de SUFI e IMaX, y las nueve restantes se basan exclusivamente en datos de IMaX. Podemos decir, orgullosos, que ha sido un éxito del equipo español. Los autores de este artículo pertenecen al baby boom de la astrofísica española, la cual creció espectacularmente gracias al uso de las tecnologías prestadas de otros países. Estamos contentos también de ser partícipes de una nueva generación que pretende hacer nueva y buena ciencia con desarrollos tecnológicos propios y exportables, que son utilizados por la comunidad internacional.

Jose Carlos del Toro Iniesta es investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) y Valentín Martínez Pillet del Instituto de Astrofísica de Canarias.

Granulación solar

La granulación es un fenómeno convectivo muy similar al del agua hirviendo que ocurre regularmente en el Sol. Material más caliente, y por tanto menos denso, asciende mientras que el material más frío desciende. Debido a este fenómeno, la superficie del Sol muestra un aspecto granulado con celdas (burbujas) con un tamaño medio de 1.000 ó 1.500 kilómetros y una duración de algunos minutos.

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