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El sol tiene un poderoso campo magnético que crea manchas solares en la superficie de la estrella y desencadena tormentas solares como la que bañó gran parte del planeta. Hermosas auroras este mes.

Pero exactamente cómo se genera este campo magnético dentro del Sol es un enigma que ha preocupado a los astrónomos durante siglos, que se remonta a la época del astrónomo italiano Galileo. Quién lo hizo las primeras observaciones de manchas solares a principios del siglo XVII y noté cómo variaban con el tiempo.

Los investigadores detrás de un estudio interdisciplinario presentaron una nueva teoría en un informe publicado el miércoles en la revista Nature. A diferencia de investigaciones anteriores que asumían que el campo magnético del Sol se origina en las profundidades del cuerpo celeste, sospechan que la fuente está mucho más cerca de la superficie.

El modelo desarrollado por el equipo podría ayudar a los científicos a comprender mejor el ciclo solar de 11 años y mejorar el pronóstico del clima espacial, que puede alterar el GPS y los satélites de comunicaciones, así como deslumbrar a los observadores del cielo nocturno con auroras.

«Este trabajo propone una nueva hipótesis sobre cómo se genera el campo magnético del Sol que coincide mejor con las observaciones solares y, esperamos, pueda usarse para hacer mejores predicciones de la actividad solar», dijo Daniel Lecoanet, profesor asistente de ciencias de la ingeniería y aplicadas. matemáticas en la Escuela de Ingeniería McCormick de la Universidad Northwestern y miembro del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica.

“Queremos predecir si el próximo ciclo solar será particularmente fuerte o quizás más débil de lo normal. Los modelos anteriores (asumiendo que el campo magnético solar se genera en lo profundo del Sol) no han podido hacer predicciones precisas o (determinar) si el próximo ciclo solar será fuerte o débil”, añadió.

Las manchas solares ayudan a los científicos a rastrear la actividad del sol. Son el punto de origen de explosiones explosivas y eventos de eyección que liberan luz, material solar y energía al espacio. La reciente tormenta solar es evidencia de que el Sol se está acercando al “máximo solar”, el punto de su ciclo de 11 años en el que tiene el mayor número de manchas solares.

«Debido a que creemos que el número de manchas solares sigue la fuerza del campo magnético interior del Sol, creemos que el ciclo de 11 años de las manchas solares refleja un ciclo en la fuerza del campo magnético interior del Sol», dijo Lecoanet.

Es difícil ver las líneas del campo magnético del Sol, que atraviesan la atmósfera solar para formar una complicada red de estructuras magnéticas mucho más complejas que el campo magnético de la Tierra. Para comprender mejor cómo funciona el campo magnético del Sol, los científicos utilizan modelos matemáticos.

En un avance científico, el modelo que desarrollaron Lecoanet y sus colegas fue responsable de un fenómeno llamado oscilación torsional: flujos de gas y plasma impulsados ​​magnéticamente dentro y alrededor del Sol que contribuyen a la formación de manchas solares.

En algunas zonas, la rotación de este elemento solar se acelera o ralentiza, mientras que en otras permanece constante. Al igual que el ciclo magnético solar de 11 años, las oscilaciones de torsión también experimentan un ciclo de 11 años.

«Las observaciones solares nos han dado una buena idea de cómo se mueve el material dentro del Sol. Para nuestros cálculos de supercomputación, resolvemos ecuaciones para determinar cómo cambia el campo magnético dentro del Sol debido a los movimientos observados», dijo Lecoanet.

«Nadie había hecho este cálculo antes porque nadie sabía cómo hacerlo de manera eficiente», añadió.

Los cálculos del grupo mostraron que se pueden generar campos magnéticos a unos 32.100 kilómetros debajo de la superficie del Sol, mucho más cerca de la superficie de lo que se suponía anteriormente. Otros modelos sugirieron que era mucho más profundo: alrededor de 130.000 millas (209.200 kilómetros).

«Nuestra nueva hipótesis proporciona una explicación natural para las oscilaciones de torsión de las que carecen los modelos anteriores», afirma Lecoanet.

Un avance importante fue el desarrollo de nuevos algoritmos numéricos para realizar los cálculos, afirmó Lecoanet. Al autor principal del artículo, Geoff Vasil, profesor de la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido, se le ocurrió la idea hace unos 20 años, dijo Lecoanet, pero se necesitaron más de 10 años para desarrollar los algoritmos y se requirió una poderosa supercomputadora de la NASA. . para conducir. las simulaciones.

«Utilizamos alrededor de 15 millones de horas de CPU para esta investigación», dijo. «Eso significa que si hubiera intentado hacer los cálculos en mi computadora portátil, me habría llevado unos 450 años».

En un comentario publicado junto con el estudio, Ellen Zweibel, profesora de astronomía y física en la Universidad de Wisconsin-Madison, dijo que los resultados iniciales eran intrigantes y ayudarían a informar futuros modelos e investigaciones. Ella no participó en el estudio.

Zweibel dijo que el equipo añadió «un ingrediente provocativo a la mezcla teórica que podría ser la clave para desbloquear este enigma astrofísico».