Observadas por primera vez las nanofulguraciones que esclarecen el principal misterio del Sol

Cuando el astrofísico Patrick Antolin vio por primera vez unas explosiones diminutas con forma de jet en la corona del Sol no tenía idea de lo que significaban. No sabía que esas observaciones determinarían el rumbo de su trabajo investigativo, ni tampoco que abrirían la puerta para resolver el principal misterio de nuestra estrella. “Las imágenes me impactaron. Mi intuición me decía que eran importantes, pero en ese momento no podía dedicarme a estudiarlas. Guardé las fotografías en mi escritorio y se llenaron de polvo por tres años”, cuenta por teléfono Antolin, autor principal de una investigación publicada recientemente en Nature Astronomy que prueba por primera vez la existencia de nanofulguraciones y ayuda a explicar por qué la corona solar es miles de veces más caliente que su superficie.

Las observaciones con las que ha trabajado Antolin fueron hechas en 2014 durante una revisión del catálogo del satélite IRIS, pero no las pudo analizar con detenimiento hasta 2017, cuando su jefa del posdoctorado en Reino Unido le dio la libertad para dedicarse de lleno a la investigación. En la serie de imágenes que reconstruyó Antolin se alcanzan a ver por primera vez en la historia tres etapas claras de cómo la energía magnética se convierte en energía térmica y calienta la corona solar. Primero se ve un pedacito de la corona que está frío, a una temperatura aproximada de 60.000 grados centígrados. Después se observan diminutas explosiones que liberan energía, bautizadas por Antolin como nanojets por su parecido con los aviones de alta velocidad, y conocidas en el mundo de la física como nanofulguraciones. Y finalmente se puede comprobar cómo ese mismo fragmento de la corona que al principio estaba frío se calienta a millones de grados.

El investigador colombo-francés de 41 años reconoce que estos eventos son muy esporádicos y ocurren a niveles muy pequeños. "Se necesita una suerte increíble para que el satélite esté apuntando a ese lugar exacto, en el momento preciso”, dice Antolin. Los análisis de las imágenes permitieron esclarecer que el estallido de cada nanojet dura menos de 10 segundos, tiene una velocidad de 700.000 kilómetros por hora, y la energía que se libera en cada pequeña explosión es equivalente a la de 2.000 bombas nucleares como las de Hiroshima. “Lo que observamos fue una especie de efecto avalancha en el que al principio había un grupito de nanojets estallando y luego se expandieron por todo el bucle magnético que se alcanza a observar por el satélite. En total observamos 150 microexplosiones producidas en 10 minutos”, concluye Antolin.

La científica española Ada Ortiz Carbonell, doctora en Física e investigadora de la Universidad de Oslo en astrofísica solar, confirma que el hallazgo es muy importante para resolver el misterio de la corona solar. “Las nanofulguraciones se propusieron como mecanismo para el calentamiento de la corona en los años ochenta, pero hasta ahora no se habían observado. Una cosa es la teoría y otra la práctica”, dice Ortiz. Y añade: “Antes se habían visto abrillantamientos en la corona con rayos X, pero realmente no se había podido asociar esos destellos con el calentamiento de los bucles en la corona”.

La NASA también reconoció el valor del trabajo el mismo día de su publicación. “Los investigadores informan sobre las primeras imágenes nítidas de nanojets, luces delgadas y brillantes que se producen en las estructuras magnéticas en la corona solar. Este proceso revela la existencia de las nanofulguraciones, candidatas para explicar el calentamiento coronal”, se lee en el artículo de la NASA. Sin embargo, Antolin, Ortiz y los investigadores de la NASA coinciden en que aún hacen falta más observaciones similares para dar como resuelto el misterio del calentamiento de la corona solar. “Se necesitarán más estudios para establecer la frecuencia de nanojets y nanofulguraciones en todo el Sol, y sobre todo para averiguar con cuánta energía contribuyen en el calentamiento de la corona”, afirma la agencia espacial. Ortiz, por su parte, insiste en que hay un consenso en los físicos solares que reconoce que no existe solo un mecanismo de calentamiento de la corona, sino varios que ocurren al mismo tiempo. “No hemos resuelto totalmente el problema de la corona solar, pero es un paso muy importante”, concluye.

El misterio que trae de cabeza a los físicos

Los astrofísicos llevan más de ocho décadas tratando de entender por qué la corona solar es miles de veces más caliente que la superficie si está más lejos del núcleo del Sol donde se produce el calor. El problema es apasionante porque es de los pocos fenómenos naturales que es antiintuitivo y en apariencia se escapa de la lógica con la que entendemos el mundo. El centro del Sol está más o menos a 15 millones de grados centígrados y su superficie tiene una temperatura de solo 6.000 grados. Hasta ahí todo normal; mientras más lejos estamos de la fuente de energía, la temperatura es más baja. El enigma se da porque la corona solar, que está cientos de miles de kilómetros más lejos del núcleo que la superficie, vuelve a calentarse casi hasta los cinco millones de grados.

Los científicos han usado varias analogías para tratar de explicar la complejidad de este fenómeno. “Es como si a medida que alejaras tu mano de una vela sintieras más calor”, dice Antolin. O como si el vapor de un café hirviendo fuera más caliente que el café mismo. O como si una hoguera aumentara su temperatura al alejarse de la llama. “Esto trae de cabeza a los físicos solares desde hace mucho tiempo. Es muy antiintuitivo”, confiesa Ada Ortiz.

La corona solar es como la atmosfera que rodea a la estrella y es visible durante los eclipses solares, cuando el Sol está cubierto por la Luna. El astrofísico Juan Diego Soler, investigador en Astrofísica del Max-Planck-Institut für Astronomie en Alemania, explica en un artículo sobre el hallazgo de Antolin que existen registros de la observación de la corona desde el siglo XVIII, pero fue el astrónomo español José Joaquín de Ferrer quien alrededor de 1809 le puso el nombre con el que la conocemos hoy. Soler cuenta que es por la forma de la corona solar que se le da el nombre de coronavirus a la enfermedad que ha causado más de un millón de muertos en 2020. “Las proteínas que envuelven a los coronavirus, vistas por primera vez en 1968, le dan un aspecto similar al del Sol durante un eclipse”.

Antolin afirma que resolver el misterio del calentamiento de la corona solar tiene implicaciones directas en la vida cotidiana de los seres humanos. “La Tierra está dentro de la corona solar, como una cometa en el viento, o como una piedra en el río. Nuestro planeta está sujeto a todos los cambios de flujo que provienen del Sol", dice Antolin. El investigador afirma que la clave para entender el enigma está en el campo magnético que se produce en el centro del astro, va saliendo hacia la superficie y ocupa todo el espacio de la corona. “Ese campo tiene mucha energía magnética que se transforma en energía térmica para calentar el gas. El reto es identificar cómo se produce esta transformación”.

Para tratar de entender cómo funciona el campo magnético del Sol, Antolin propone imaginar una especie de telaraña magnética anclada a una superficie que se mueve todo el tiempo. “Los hilos de la telaraña se enredan y se enmarañan, están tensos y vibran todo el tiempo, pero llega un momento en que se empiezan a soltar, a desenredar. Este proceso se conoce como reconexión magnética y fue descubierto por el físico Eugene Parker en los años ochenta”, dice Antolin. Para Parker, la energía magnética que estaba contenida en esos hilos se debía convertir en energía térmica a través de las famosas nanofulguraciones y debía calentar así la corona solar. Sin embargo, cuando Parker propuso esa solución del enigma no había como comprobarla porque los telescopios no tenían suficiente resolución.

Antolin afirma que lo que él y su equipo descubrieron fue el fenómeno que permite explicar la teoría de Parker. “Los nanojets que observamos son las nanofulguraciones que predijo Parker”, dice Antolin. Y concluye: “El paso a seguir es detectar estas pequeñas explosiones en toda la corona solar. Si están por todas partes, pues ganamos. Estadísticamente podríamos decir que se resolvió el problema del calentamiento de la corona solar”.

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