La temperatura del Sol, que alcanza unos 15 millones de grados centígrados en su núcleo, disminuye constantemente con la distancia desde el núcleo, cayendo a 6000°C en su «superficie». Lógicamente, debería seguir disminuyendo en la atmósfera. En cambio, se eleva a unos 10.000°C en la cromosfera, y supera el millón de grados Celsius en la corona. Entonces, ¿qué fuente de energía puede calentar la atmósfera y mantenerla a tan altas temperaturas? Durante cerca de un siglo, esta pregunta desconcertó a los astrofísicos, sobre todo en lo que respecta al origen del viento solar que afecta a la Tierra.
Aunque había pocas dudas de que parte de la energía del interior del Sol llegaba a sus capas exteriores, el mecanismo exacto seguía siendo un misterio. Los investigadores se concentraron en el campo magnético a pequeña escala, que, a excepción de las manchas solares, tiene un aspecto de «sal y pimienta».
Utilizando potentes modelos numéricos ejecutados en ordenadores del Centre de Physique Théorique (CNRS/École Polytechnique) y GENCI en el IDRIS-CNRS, el equipo realizó una simulación durante varias horas, basada en un modelo compuesto por varias capas, una en el interior del Sol y las otras en su atmósfera. Los investigadores observaron que la fina capa que se encuentra bajo la superficie del Sol se comporta en realidad como una cacerola poco profunda que contiene plasma en ebullición, calentado desde abajo y formando «burbujas» asociadas a gránulos. Esta sopa de plasma en ebullición genera un proceso de dinamo que amplifica y mantiene el campo magnético. A medida que el campo emerge de la superficie, adquiere un aspecto salado y picante, formando concentraciones apodadas ‘mesospots’ que son más grandes, menos numerosas y más persistentes, todo lo cual coincide con las observaciones.
Los científicos también descubrieron que alrededor de los mesospots solares aparece una estructura parecida a un bosque de manglares: unas enmarañadas ‘raíces cromosféricas’ se sumergen en los espacios entre los gránulos, rodeando unos ‘troncos de árbol magnéticos’ que se elevan hacia la corona y están asociados al campo magnético de mayor escala.
Los cálculos de los investigadores muestran que, en la cromosfera, el calentamiento de la atmósfera es el resultado de múltiples microerupciones en las raíces de los manglares que transportan una intensa corriente eléctrica, al ritmo de las «burbujas» del plasma en ebullición. También descubrieron que se producen eventos eruptivos más grandes pero menos numerosos en la vecindad de los mesospots, aunque éstos no son capaces de calentar la corona superior a mayor escala.
Este proceso eruptivo genera ondas «magnéticas» a lo largo de los troncos de los árboles, más bien como el sonido que viaja a lo largo de una cuerda pulsada. Estas ondas transportan entonces energía a la corona superior, que se calienta por su progresiva disipación. Los cálculos de los científicos también demuestran que, a medida que la materia expulsada vuelve a caer hacia la superficie, forma tornados, que se han observado realmente. También se producen finos chorros de plasma cerca de los troncos de los árboles, asociados a las espículas recientemente descubiertas. Todos estos fenómenos, que se han constatado individualmente pero no se han explicado, constituyen varios canales de energía producidos por el plasma en ebullición, en lugar de la fuente única postulada hasta ahora.
Los investigadores comprobaron que los flujos de energía de sus mecanismos coinciden con los requeridos por todos los estudios para mantener la temperatura del plasma en la atmósfera solar, a saber, 4.500 W/m2 en la cromosfera y 300 W/m2 en la corona.
Notas:
1 Las líneas del campo magnético están estructuradas como raíces y ramas.
2 El plasma, a menudo llamado cuarto estado de la materia, representa aquí un fluido conductor de la electricidad.
3 Espícula: un fino chorro de materia que emerge de la cromosfera y entra en la corona.