Ya sabemos porqué la temperatura aumenta al alejarnos del Sol

Científicos han encontrado la respuesta a por qué, al alejarse de la superficie del Sol, la temperatura sube en lugar de descender.

Científicos han encontrado la respuesta a por qué, al alejarse unos cientos de kilómetros de la superficie del Sol, la temperatura sube en lugar de descender, como ocurre con todas las fuentes de calor.

En el interior del Sol se producen reacciones nucleares de fusión, uniendo átomos para formar nuevos elementos. Esto desprende calor, por lo que el interior del Sol está muy caliente, pero se enfría a medida que viajamos hacia su superficie, pasando de unos 15 millones de grados a apenas 6.000 grados Celsius. Hasta aquí no hay nada que se salga de la norma, pero es que el misterio aparece si seguimos ascendiendo.

Estaremos de acuerdo en que, si nos alejamos de la superficie, la temperatura debería seguir descendiendo. Pues bien, resulta que ocurre todo lo contrario, si sobrevolamos el Sol a unos pocos cientos de kilómetros de su superficie registraría temperaturas de más de un millón de grados Celsius.

El calor no es otra cosa que el movimiento de las partículas que componen un objeto. Cuando calentamos algo le estamos suministrando energía a sus moléculas, permitiendo que vibren más, sacándose de la quietud (frialdad) a la que tienden por defecto.

Cuando calentamos una parte de un objeto, las moléculas de esa sección vibran y, al chocar con las que le rodean, hacen que el resto vibre con ellas, así se transmite el calor. Algunos objetos son mejores conductores que otros y por eso no es buena idea dejar la cuchara en el plato de sopa, se calentará la parte sumergida y conducirá ese calor hasta el mango, haciendo que nos quememos los dedos.

Teniendo esto en cuenta, si las reacciones nucleares del interior solar fueran la fuente de calor de la corona, sería imposible que esta estuviera más caliente que la superficie del Sol. Posiblemente, la corona esté siendo calentada desde un segundo foco de calor más cercano a ella que a la superficie solar.

Los campos magnéticos del Sol, podrían actuar a cierta distancia de su superficie, aunque por ahora, todos los mecanismos plantean algunos problemas, pero un nuevo estudio parece haberlos resuelto todos.

Squire y Meyrand han fusionado dos explicaciones clásicas: una que apunta como causa a las ondas alfvénicas y otra a las ondas ciclotrónicas de iones. No son conceptos sencillos, pero si nos permitiéramos simplificarlos mucho, diríamos que las ondas alfvénicas son ondas propias de sustancias fluidas con propiedades magnéticas que hace vibrar a las partículas que tienen carga eléctrica, todo ello provocado por la tensión que ejercen las líneas que forman el campo magnético, como si fueran filamentos que van de un polo magnético, al contrario, envolviendo al objeto.

"Esto es tan caliente que el gas escapa de la gravedad del Sol como 'viento solar', y vuela al espacio, chocando con la Tierra y otros planetas. Sabemos, por las mediciones y la teoría, que el repentino salto de temperatura está relacionado con los campos magnéticos que salen de la superficie del Sol, pero no se sabe exactamente cómo actúan para calentar el gas, lo que se conoce como el Problema del Calentamiento Coronal". explica Squire, autor del estudio.

Por otro lado, las ondas ciclotrónicas de iones son oscilaciones que experimentan los iones de un plasma cuando este es sometido a un campo magnético. En ese caso, los iones vibrarían lo suficiente para explicar la diferencia entre electrones e iones. Sin embargo, parece que el Sol produzca suficientes ondas de estas para que la corona alcance tales temperaturas.

"Los astrofísicos tienen varias ideas diferentes sobre cómo la energía del campo magnético podría convertirse en calor para explicar el calentamiento, pero la mayoría tiene dificultades para explicar algún aspecto de las observaciones", afirma.

Lo que plantea el nuevo estudio es que existe un límite al calentamiento de los electrones, por lo que, llegado a determinada temperatura, el calor suministrado a estas partículas se convertiría en ondas ciclotrónicas de iones que recalentarían a su vez a los iones. El límite en cuestión ha sido llamado: barrera de helicidad y permite resolver los dos problemas antes nombrados.

"Esto nos da la seguridad de que estamos captando con precisión la física clave de la corona, lo que, junto con los hallazgos teóricos sobre los mecanismos de calentamiento, es un camino prometedor para entender el problema del calentamiento coronal", afirma Meyrand.

"Tal vez, con una mejor comprensión de su física básica, podremos construir mejores modelos para predecir la meteorología espacial en el futuro, permitiendo así la aplicación de estrategias de protección que podrían evitar -literalmente- miles de millones de dólares de daños", concluye.

Harán falta más investigaciones para demostrar esto, pero las simulaciones matemáticas realizadas por el equipo parecen captar con gran precisión el funcionamiento de los campos magnéticos solares y cómo estos interactúan con el plasma y el gas que componen al Sol.

Referencias:

Jonathan Squire. et al. High-frequency heating of the solar wind triggered by low-frequency turbulence. Nature Astronomy. 2022. DOI https://doi.org/10.1038/s41550-022-01624-z
Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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