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¿Por qué la corona solar es más caliente que la cromósfera?

A pesar que lo vemos todos los días y nuestras vidas se rigen a su dominio, conocemos muy poco acerca de él. El sol, esa inmensa masa gaseosa que es la principal fuente de energía del planeta, posee un misterio que no ha podido ser revelado por más de medio siglo, desde el día que se descubrió que la corona —la región más externa del sol y que es apreciable durante un eclipse total— es más caliente que toda la llama incandescente que hay bajo ella.

Se sabe que la energía del sol proviene de las reacciones de termonucleares que se producen en su núcleo. Esta reacción nuclear consiste en la unión de átomos de hidrógeno para formar átomos de helio; pero, como el átomo de helio generado tiene menos masa que los átomos hidrógenos usados para formarlo, esta masa perdida se convierte en energía usando la famosa ecuación E=mc2. Y como el sol es tan grande, la cantidad de átomos de hidrógeno que se están convirtiendo en helio es tan grande que la energía generada por las reacciones termonucleares también lo será.

Entonces, es lógico pensar que la región más caliente del sol es el núcleo y a medida que se va alejando de ahí la temperatura va disminuyendo. Pero, esto no se da en el sol. Si bien a medida que nos alejamos del núcleo la temperatura disminuye, llegando a ser de 4,000 a 6,700°C en la fotósfera (región del sol que podemos apreciar por ser la que emite la luz), a partir de ahí la temperatura aumenta, siendo de 4,500 a 20,000°C en la cromósfera y llegando hasta más de 1’000,000°C en la corona!.

Los físicos han propuesto muchas teorías para explicar este extraño fenómeno solar. Por ejemplo, una teoría plantea que es el movimiento violento del interior del sol el que sacude las líneas del campo magnético, mandando olas de energía hacia el exterior y depositando dicha energía en la corona. Otra teoría propone que las líneas del campo magnético se retuercen de tal manera que al liberarse de la presión se aceleran tanto que calientan la corona. Estas teorías no pudieron ser demostradas a falta de instrumentos que permitieran hacer dichas mediciones.

Todo esto cambió  con el lanzamiento de la misión japonesa Hinode en el año 2006 y, posteriormente, con la puesta en órbita del Observatorio Dinámico Solar (SDO) en febrero del año pasado. Lo que hacía Hinode era filtrar la luz visible del sol a diferentes longitudes de onda para determinar las características de la superficie solar; mientras que el SDO se dedicaba a detectar la luz ultravioleta (UV) emitida por el sol, a ocho diferentes longitudes de onda, para así determinar las temperaturas variables de la superficie solar.

Al combinar estas dos imágenes, científicos liderados por el astrofísico Bart de Pontieu lograron esclarecer el extraño misterio de porqué la corona era mucho más caliente que la cromósfera y fotósfera. Usando estos dos instrumentos, de Pontieu et al. pudieron observar y seguir el camino de chorros de plasma (gas ionizado) que eran liberados por espículas en la superficie solar y que alcanzaban la corona. Estos chorros de plasma alcanzaban velocidades de 180,000 a 360,000 Km/h. A pesar que eran algo efímeros —tan sólo tenían unos 100 segundos de vida— se calentaban tanto en el asenso que algunos llegaban a alcanzar la corona a 1’000,000°C.

sola

Imagen tomada por el SDO a diferentes longitudes de onda de la radiación UV emitida por el sol. El color azul representa gas a una temperatura de ~800,000°C, el verde a ~1’300,000°C y el magenta a ~2’000,000°C.

Además, como estos chorros se daban a lo largo de toda la superficie solar y en todo momento, los investigadores estimaron que ésta podría ser suficiente como para mantener la elevada temperatura de la corona solar. Sin embargo, este no es el fin para el misterio de la corona ya que, si bien este fenómeno puede explicar gran parte del problema, podrían existir otros fenómenos por descubrir que también influyan en las altas temperaturas de la corona. Cálculos hechos por otros investigadores mostraron que los chorros de plasma sólo generan una pequeña proporción del calor necesario para calentar la corona.

Pero, como es usual en la ciencia, una respuesta genera más preguntas. Por ejemplo, ahora el misterio sería saber por qué se dan estos chorros de plasma, que fuerzas son las que los impulsan, a que se debe que incrementen su temperatura a medida que van ascendiendo. Muchas de estas preguntas podrán ser resueltas una vez que entre en funcionamiento la sonda IRIS (Espectrógrafo de Imagen de la Región de Interfaz) que será puesto en órbita por la NASA en el mes de diciembre del próximo año.

Referencias:

B. De Pontieu, S. W. McIntosh, M. Carlsson, V. H. Hansteen, T. D. Tarbell, P. Boerner, J. Martinez-Sykora, C. J. Schrijver, and A. M. Title. The Origins of Hot Plasma in the Solar Corona. Science. 331 (6013), 55-58. DOI:10.1126/science.1197738

Vía Nature News & Science Now.

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