Explican por qué el Sol se calienta a medida que te alejas de su superficie

Cuando tenemos frío el cuerpo nos pide encender una estufa y arrimarnos bien a ella porque es de Perogrullo que estaremos más calentito cuanto más nos acerquemos a la fuente de calor. ¿Verdad? En principio así debería de ser y así ocurre siempre, independientemente a la fuente de calor de la que se trate: un radiador, un mechero u otro cuerpo humano. Sin embargo, en nuestra estrella ocurre algo muy extraño.

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 calentísimo, pero se enfría a medida que viajamos hacia su superficie, pasando de unos 15 millones de grados a apenas 6000 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 sobrevoláramos el Sol a unos pocos cientos de kilómetros de su superficie registraríamos temperaturas de más de un millón de grados Celsius. Es como si una estufa nos calentara mejor si nos separamos de ella un par de metros. ¿Cómo es posible?

Imposible

Algo así debería de ser imposible… y es que, de hecho, lo es (según cómo lo veamos). El calor no es otra cosa que el brioso movimiento de las partículas que componen un objeto. Cuando calentamos algo le estamos suministrando energía calorífica a sus moléculas, permitiendo que vibren más, sacándolas de la quietud (frialdad) a la que tienden por defecto. Podríamos compararlo con cuando empujamos un columpio, le suministramos energía que lo mantendrá en movimiento durante un tiempo, antes de que vuelva a detenerse (a enfriarse). 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. El truco está en que, posiblemente, la corona esté siendo calentada desde un segundo foco de calor más cercano a ella que a la superficie solar. Visto así no tiene demasiado misterio, el problema es que todavía no hay demasiado consenso sobre cuál es esta segunda fuente.

Una nueva explicación

Bueno, para ser justos hay que decir que sí se sospecha la causa de este calentamiento: los campos magnéticos del Sol, que podrían actuar a cierta distancia de su superficie. El problema es que, para que esto sea una explicación firme, no solo ha de haber suposiciones más o menos plausibles, sino que debe de descubrirse el mecanismo concreto por el cual el campo magnético solar estaría calentando la corona. 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 (como puede ser el Sol) que hace vibrar a las partículas que tienen carga eléctrica (como los electrones o los iones), 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. El problema es que, por mucho que haga vibrar a las partículas cargadas eléctricamente (y calentarse, por lo tanto), no explica que, entre ellas haya diferencias tan marcadas como las que sabemos que existen (los iones se calientan más que los electrones).

Por otro lado, las ondas ciclotrónicas de iones son oscilaciones que experimentan los iones de un plasma (podríamos decir que el estado de la materia al que llegamos si calentamos mucho un gas) 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. 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.

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.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Estas investigaciones, por ajenas que parezcan, nos afectan de manera bastante directa. Entender mejor el funcionamiento de la corona solar nos ayudará a comprender la interacción entre nuestro planeta y el Sol, ya que fenómenos como las tormentas solares y las auroras boreales se originan mayormente en esta parte del Sol.

REFERENCIAS (MLA).

• Squire, J., Meyrand, R., Kunz, M.W. et al. High-frequency heating of the solar wind triggered by low-frequency turbulence. Nat Astron (2022).