El Sol entra en un nuevo ciclo, que alcanzará su pico justo a tiempo para un eclipse solar total

El próximo ciclo solar se está intensificándose, lo que ofrece a las sondas espaciales una oportunidad sin precedentes de desentrañar los misterios del Sol, al mismo tiempo que los habitantes de la Tierra disfrutamos de un espectáculo impresionante.

Publicado 17 may. 2021 12:32 CEST
Fogatas solares

La sonda Solar Orbiter de la ESA tomó esta imagen del Sol en ultravioleta extremo el 30 de mayo de 2020. En esta longitud de onda, las imágenes revelan la diáfana atmósfera superior del Sol, o corona, que tiene una temperatura abrasadora de más de un millón de grados.

Fotografía de Solar Orbiter/EUI Team/ ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

Pese a lo que hemos aprendido sobre el Sol, nuestra estrella sigue envuelta en un halo de misterio. Ahora, tras siete años de calma relativa, el Sol está a punto de volverse más temperamental, y la flota de sondas espaciales que lo observan está lista para presenciar su despertar. Estas sondas ofrecen a los científicos una oportunidad sin precedentes para estudiar nuestra tormentosa estrella y cómo su actividad puede afectar a nuestro vecindario cósmico.

El Sol alterna entre períodos tormentosos y letárgicos cada 11 años aproximadamente. Estos ciclos están vinculados a la actividad magnética interna del Sol y son delatados por fenómenos reveladores, como las manchas y las erupciones solares.

Tanto los científicos como los exploradores humanos y robóticos en órbita y más allá vigilan constantemente el comportamiento del Sol porque las erupciones solares pueden causar estragos en nuestras redes eléctricas y sistemas de comunicación, tecnologías fundamentales para la civilización moderna. Pero entender los lazos no siempre visibles que vinculan al Sol con su sistema planetario no ha sido tarea fácil.

«Cuando doy un paso atrás, como espectador inocente, pienso: “¿Cómo podemos saber todo lo que sabemos?”», afirma el físico solar de la NASA James Klimchuk. «Pero hay muchas cosas más que no comprendemos».

Ahora, se ha desatado el nuevo ciclo solar, cuyo pico de actividad está previsto para 2025. Esta vez, el Sol se despertará de su siesta mientras la Sonda Solar Parker de la NASA se zambulle constantemente en el astro, acercándose más que ninguna otra nave.

«Todavía se me pone la carne de gallina cuando lo pienso», afirma Madhulika Guhathakurta, física solar de la NASA. «Creo que me quedé en la sede de la NASA para una misión —solo una—, y esa es la Sonda Solar Parker».

El Solar Orbiter de la Agencia Espacial Europea también está dando vueltas alrededor del Sol y, a la larga, producirá las primeras buenas observaciones de los polos solares. Hasta esta misión, los científicos solo habían podido escrutar las partes del Sol que se ven desde la Tierra y observar sus polos es crucial para comprender su actividad magnética y la intensidad de la actividad durante cada ciclo de 11 años.

Algo que entusiasmará a los aficionados del espacio es que se prevé que el punto álgido de este ciclo ocurrirá muy cerca de un eclipse solar total que será visible desde Norteamérica, en abril de 2024. Cuando la Luna bloquee el Sol, quienes se encuentren en la trayectoria de la totalidad podrán ver el delicado y diáfano halo de la atmósfera superior del Sol, o corona, y al producirse tan cerca del máximo solar debería ser una vista espectacular.

Los terminadores

Aunque los expertos solares están de acuerdo en que el nuevo ciclo ha comenzado, su intensidad es motivo de debate. En septiembre de 2020, el Solar Cycle 25 Prediction Panel anunció que el ciclo 25 había comenzado y predijeron que sería leve. Tradicionalmente, estas predicciones se basan en el recuento de las denominadas manchas solares, franjas oscuras y transitorias en la superficie solar. Las manchas solares, que aparecen en regiones donde los campos magnéticos son intensos, florecen y se marchitan a medida que la actividad solar crece y mengua.

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En diciembre de 2019, los científicos registraron una cantidad mínima de manchas solares. Más adelante, el grupo de expertos señaló que esa observación supuso el fin del ciclo 24 y, basándose en la rapidez con la que reaparecieron las manchas, parecía que el ciclo 25 tendría una intensidad similar al ciclo 24, relativamente tranquilo.

Sin embargo, otros expertos solares llegaron a una conclusión drásticamente diferente: el ciclo 25 podría ser uno de los más intensos desde que empezaron a mantenerse registros en 1755. En lugar de contar las manchas solares, Robert Leamon, de la Universidad de Maryland, y sus colaboradores basaron su predicción en el denominado terminador, o el momento en el que desaparece toda la actividad magnética de un ciclo solar anterior. En general, las manchas solares siguen esa transición, pero el verdadero terminador suele ir de 12 a 18 meses por detrás del mínimo de manchas solares.

«Una conclusión que quiero transmitir a todo el mundo es que la actividad es algo más que manchas solares», dice Leamon, cuyo equipo publicó su predicción contradictoria en la revista Solar Physics.

Rastreando los fenómenos del terminador a lo largo de 270 años, Leamon y sus colegas descubrieron que el tiempo transcurrido entre terminadores estaba estrechamente vinculado a la intensidad del siguiente ciclo y que los intervalos más cortos presagian una actividad más intensa. Y esa es la situación en que nos encontramos ahora, donde el intervalo entre terminadores es corto y es probable que la actividad magnética del ciclo 25 tome el relevo en los próximos meses.

«Estamos cerca», dice Leamon. «Ahí es donde se verá un gran incremento de la actividad».

Pronosticar desastres

Un ciclo solar intenso podría ser problemático para la Tierra. Las manchas solares pueden provocar explosiones gigantescas llamadas fulguraciones solares y a veces estas lanzan descargas de radiación y partículas cargadas al espacio en las denominadas eyecciones de masa coronal, o EMC. Si una EMC lo bastante intensa choca con la Tierra, podría causar una tormenta geomagnética perjudicial.

La tormenta de este tipo más conocida tuvo lugar en 1859, durante el ciclo solar 10. El denominado evento Carrington afectó a los telégrafos y dio descargas a los operadores en los controles, y causó auroras que fueron visibles incluso en el Caribe. Hoy en día, una tormenta de esta magnitud resultaría devastadora. Podría averiar las redes eléctricas, inutilizar nuestros satélites, poner en peligro a los astronautas en órbita, modificar las rutas de vuelo planificadas y hacer que la atmósfera superior sea impenetrable para los sistemas de comunicación terrestres.

Las erupciones débiles también son peligrosas. El 12 de marzo de 1989, la provincia de Quebec se quedó sin electricidad cuando una EMC con solo una fracción de la intensidad del evento Carrington chocó contra la Tierra e inutilizó la red eléctrica, dejando a personas atrapadas en ascensores y túneles. En la órbita, varios satélites se apagaron temporalmente o tuvieron dificultades para mantener la altitud, y se dispararon los sensores a bordo del transbordador espacial Discovery, lanzado ese mismo día.

La influencia de la actividad solar sobre la Tierra se denomina meteorología espacial y los científicos llevan años perfeccionando maneras de prever cuándo puede volverse peligrosa. Mejorar los pronósticos de tormentas solares nos da mejores oportunidades para proteger las infraestructuras vulnerables, de forma similar a las previsiones meteorológicas que permiten que las personas que se encuentran en la trayectoria de una tormenta se preparen para su llegada.

«No vamos a poder evitar que el Sol se porte mal, pero es de esperar que podamos mitigarlo pasando a redes eléctricas alternativas con suficiente preaviso», explica Gordon Emslie, de la Universidad de Kentucky Occidental, presidente del comité de política pública de la División de Física Solar de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

Tras reconocer el poder destructivo de las tormentas solares, el gobierno estadounidense adoptó la Ley PROSWIFT en octubre de 2020, que indica cómo deben colaborar varias agencias del gobierno para desentrañar los misterios de la meteorología espacial y mejorar los pronósticos. Eso significa priorizar la investigación básica sobre cómo se producen las erupciones solares y cómo viajan las eyecciones de masa coronal a través del espacio, así como establecer diversos programas de vigilancia y satélites.

«Del mismo modo que se entienden mejor las microrráfagas, tornados y huracanes si los observas e intentas entenderlos, lo mismo se aplica a la meteorología espacial», afirma Emslie.

Las agencias espaciales ya tienen varios telescopios observando el Sol sobre el terreno y en órbita que, en conjunto, ofrecen imágenes de nuestro astro en varias longitudes de onda. Hace poco, otras dos sondas se incorporaron a la flota y están proporcionando a los científicos vistas de primera fila a la actividad de la estrella. De hecho, los datos de las sondas ya empiezan a desentrañar los misterios del Sol.

Las fogatas solares

El Solar Orbiter de la ESA, lanzado en febrero de 2020, está dando vueltas alrededor del Sol, utilizando encuentros gravitacionales con Venus para empujarlo a una órbita desde la que pueda observar los polos solares. Por ahora, la sonda está estudiando nuestra estrella con varios instrumentos a bordo que ayudarán a mejorar nuestra comprensión de su influencia en la Tierra.

El pasado mayo, esas cámaras capturaron unas 1500 fulguraciones pequeñas en la baja atmósfera solar, o fulguraciones que son pequeñas según estándares solares, ya que algunas de ellas abarcarían continentes enteros. Estas erupciones duran decenas de segundos y el equipo las denominó «fogatas».

Imagen en alta resolución de la sonda Solar Orbiter de la ESA sacada en mayo de 2020 que muestra las denominadas «fogatas» del Sol, que podrían contribuir a un misterio persistente. ¿Por qué está la atmósfera superior del Sol más caliente que su superficie?

Fotografía de Solar Orbiter/EUI Team/ ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

«Es un término observacional que se acuñó para describir fenómenos diminutos que aparecen durante una pequeña cantidad de tiempo, pero en todas partes», explica Daniel Müller, científico del proyecto del Solar Orbiter de la ESA.

Las fogatas, que ocurren en regiones tranquilas del Sol, tienen lugar cuando se acumulan tensiones en las líneas enredadas del campo magnético, lo que hace que se rompan como las gomas elásticas sobrecargadas. A medida que las líneas se rompen y se reconectan, emiten calor y producen las pequeñas fulguraciones. A finales de abril, en una reunión de la Unión Europea de Geociencias, se anunció que la energía liberada por estas fogatas podría bastar para explicar un misterio solar.

Aunque la superficie solar tiene una temperatura de aproximadamente 5500 grados centígrados, la temperatura de la corona es de más de un millón de grados. Es un enigma que los físicos solares han tratado de resolver durante casi un siglo.

«No te alejas de tu fogata y, de repente, cuando estás a 100 metros, notas que está caliente», dice Müller. «¿Cómo pasa eso?». Simulando la superficie solar, un equipo dirigido por Yajie Chen, de la Universidad de Pekín, calculó que el calor producido por estas fogatas parece bastar para calentar la corona.

«Ahora, los modelos poseen un grado de sofisticación en el que uno empieza a creer lo que demuestran», dice Müller. «Y demuestran que vamos por buen camino».

Puede que esto no sea una sorpresa, dice Klimchuk, de la NASA. Indica que las fogatas parecen ser una versión más grande de las nanofulguraciones, un tipo de explosión solar pequeña que, según sugirió el físico Eugene Parker en 1988, podría ser responsable de la corona caliente.

El nuevo estudio tiene salvedades que significan que el caso no está cerrado, como el hecho de que las fogatas ocurren en regiones solares tranquilas y suelen liberar calor en una parte baja de la atmósfera solar, mientras que las nanofulguraciones ocurren en puntos más altos y son especialmente potentes en regiones activas. Con todo, las observaciones del Solar Orbiter ayudan a los científicos a entender mejor el fenómeno.

Pero tal vez la pregunta sin responder más apremiante sobre nuestra estrella natal es cómo genera y controla su campo magnético.

«Esa es la pregunta de los seis mil millones de dólares», dice Leamong, una que estas sondas que orbitan el Sol podrían responder.

El campo magnético solar se genera a medida que se agitan los gases calientes en las profundidades del Sol, produciendo una dinamo. En este sistema, las líneas del campo magnético erupcionan por la superficie del Sol y se extienden hacia fuera. Para comprender este proceso es necesario analizar los polos solares, cuyo estudio ha sido bastante difícil debido a la energía necesaria para colocar una sonda en una órbita de observación polar. En los próximos años, el Solar Orbiter podrá recabar datos sobre esa región y proporcionarnos una pieza crucial del rompecabezas.

Al mismo tiempo, la Sonda Solar Parker de la NASA se está acercando mucho al Sol —entrando y saliendo de su atmósfera superior—, lo que significa que tendrá un asiento de primera fila cuando se desarrolle el ciclo solar 25. Por primera vez, los científicos podrán estudiar de cerca el despertar del Sol, conectando la información de la Sonda Solar Parker con los tentáculos de actividad solar que se extienden hasta la Tierra.

Una totalidad espectacular

Con todo, en este ciclo solar no será necesario formar parte de un equipo de control de sondas para observar al Sol en acción. El 8 de abril de 2024, la Luna se interpondrá entre la Tierra y el Sol y ocultará por completo la cara de nuestra estrella. Durante casi cuatro minutos y medio, este eclipse solar total será visible en una franja estrecha de Estados Unidos, desde Texas hasta Maine, y tendrá lugar cuando el Sol alcance su pico de actividad.

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Guhathakurta, cazadora de eclipses, ha seguido la sombra lunar proyectada sobre nuestro planeta desde que vio su primer eclipse solar total en la costa de México en 1991, una experiencia que para ella fue muy trascendental.

«Te cambia», dice. «Te incita a reflexionar sobre el cosmos y nuestra relación con él, sobre las incógnitas más básicas como seres humanos».

Este próximo eclipse será diferente al que cautivó a los cazadores de eclipses en 2017. Aunque aquel fenómeno fue visible en gran parte de Estados Unidos, ocurrió cuando la actividad solar estaba disminuyendo, lo que significó que uno de los principales atractivos de un eclipse —ver la corona— fue más bien modesto.

La corona solar, normalmente oculta por la luz solar, se extiende a millones de kilómetros de la superficie del Sol. Pero mientras la cara del Sol queda oculta durante un eclipse, los espectadores pueden distinguir la tenue envoltura parecida a un halo brillante que adorna el disco lunar.

Durante los eclipses en el mínimo solar, se ven formaciones similares a las serpentinas, sobre todo cerca del ecuador solar, y pueden centellear pequeñas llamaradas cerca del borde de la Luna. Sin embargo, en el máximo solar, la corona será espectacular.

«Se van a ver muchas serpentinas de este tipo, no solo desde las latitudes ecuatoriales, sino también desde la región polar», afirma Guhathakurta. 

Estas serpentinas y otros espectáculos solares no serán visibles hasta que la Luna bloquee la faz del Sol, que es el único momento en que es seguro mirar fijamente nuestro astro sin taparnos los ojos. Para observar el espectáculo de la Luna moviéndose frente al disco solar, a medida que las sombras de la media luna motean las aceras y se forma un inquietante crepúsculo, se necesitan gafas protectoras. Incluso las intrépidas naves espaciales que observan el Sol están muy protegidas.

Pero cuando la corona brille tras la Luna, sus delicados bucles y serpentinas trazarán las líneas del campo magnético del Sol, que normalmente son invisibles, ilustrando un enigma que la ciencia podría estar a punto de descifrar.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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