Las manchas solares excitan ondas magnetoacústicas que se propagan en la atmósfera del Sol como una sinfonía cósmica. Un equipo de investigadores ha escuchado la música de una mancha solar que tenía un diámetro de 40.000 kilómetros.

Estrellas como el Sol resuenan como un globo gigante lleno de agua. Generan oscilaciones acústicas globales que abarcan toda la estrella, así como ondas magnetoacústicas: se forman en las manchas solares y se propagan también por la atmósfera del Sol.

Las manchas solares son áreas de alta intensidad de campo magnético en la superficie visible de nuestra estrella. Debido a que los fuertes campos magnéticos evitan que el plasma caliente se eleve desde el interior del Sol, las manchas solares aparecen oscuras en comparación con su entorno.

Estas manchas pueden ser estables durante varios días o semanas. Durante los períodos de alta actividad solar, ocurren con frecuencia; durante los períodos de baja actividad, la superficie del Sol puede estar completamente desprovista de manchas solares durante varios meses.

Por toda la atmósfera

Los modelos teóricos que datan de hace 40 años sugieren que la compleja interacción del flujo de plasma y los campos magnéticos ocultos debajo de las manchas solares pueden excitar una variedad de las llamadas ondas magnetoacústicas, que se propagan en la atmósfera del Sol.

Esas ondas son similares a las ondas de presión, pero las fuerzas magnéticas que actúan sobre el plasma solar también juegan un papel importante.

Dependiendo de su tamaño y la fuerza del campo magnético, cada mancha solar produce un conjunto diferente de oscilaciones y, por lo tanto, puede caracterizarse por su propia "sinfonía de manchas solares".

Sin embargo, la "música de las manchas solares" ha resultado ser esquiva: hasta ahora, solo se han observado unos pocos tipos de oscilaciones en pequeñas estructuras magnéticas.

Mancha gigante

Un nuevo estudio, dirigido por la agencia espacial italiana ASI y en el que participan un total de doce instituciones de investigación de seis países, ha obtenido la primera imagen completa de las oscilaciones asociadas con una mancha solar gigante.

Para ello, los investigadores analizaron datos de observación del Telescopio Solar Dunn de mayo de 2016. En ese momento, el Sol ya había superado su último máximo de actividad, pero aún mostraba un alto nivel de actividad.

Cerca del ecuador, el Sol lucía entonces una mancha solar particularmente grande: con un diámetro de unos 40.000 kilómetros, una de las más grandes de los últimos 20 años. Su campo magnético también era enorme. Con una fuerza de 3,5 kilo Gauss, superó el campo magnético de la Tierra en unos cuatro órdenes de magnitud.

El análisis de los datos de observación de esa mancha solar gigante, que abarcaron unas tres horas el 20 de mayo de 2016, reveló un amplio espectro de oscilaciones: se pudieron identificar más de 30 ondas magnetoacústicas características, muchas de las cuales, como la propia mancha solar, cubren hasta 40.000 kilómetros. Las simulaciones digitales realizadas por los investigadores confirmaron estos resultados.

Aplicaciones

Dado que las oscilaciones recién detectadas continúan en la atmósfera del Sol, los investigadores creen que pueden ayudar a comprender mejor el transporte de energía del Sol hacia estas capas exteriores.

Además, las oscilaciones podrían servir como base para estudios magnetoheliosismológicos: la forma en que las ondas se propagan a través de la mancha solar podría usarse para inferir la estructura y los procesos dinámicos en esta región.

El equipo autor de esta investigación espera obtener más datos de observación de alta resolución para continuar con sus estudios.

Esos datos podrían ser proporcionados por la nave espacial Solar Orbiter de la ESA, que viajará a una distancia de aproximadamente 42 millones de kilómetros del Sol en los próximos años, así como por el recientemente terminado Telescopio Solar Daniel K. Inouye, en Hawai.

Referencia

Large scale coherent magnetohydrodynamic oscillations in a sunspot. M. Stangalini et al. Nature Communications volume 13, Article number: 479 (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-28136-8