Gran avance en física solar con la explicación a un enigma matemático

Matemáticos han producido los primeros modelos autoconsistentes de la tacoclina del Sol, la misteriosa característica que controla sus propiedades magnéticas, incorporando los ingredientes dinámicos correctos.

A finales de la década de 1980, los científicos se dieron cuenta de que podían comprender las propiedades internas del Sol observando las ondas sonoras que resuenan en su interior. Esta técnica, llamada heliosismología, reveló una capa dinámica misteriosamente delgada en el interior del Sol, conocida como tacoclina.

La tacoclina es extremadamente delgada, pero se cree que desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de las propiedades magnéticas del Sol. Durante años, los científicos han teorizado, calculado y modelado estas capas del Sol, pero la cuestión de la dinámica que conduce a la existencia de la tacoclina ha seguido siendo un enigma matemático extremadamente complejo.

Ahora, investigadores de la Universidad de California, Santa Cruz, han producido los primeros modelos autoconsistentes del interior del Sol que incorporan la dinámica adecuada y producen espontáneamente una tacoclina, lo que supone un gran avance para la física solar.

Sus modelos se generaron utilizando la supercomputadora más potente de la NASA, y los resultados se publican en The Astrophysical Journal Letters.

Para nosotros en la Tierra, la tacoclina es importante debido a su previsible papel en la producción de los campos magnéticos solares. Estos campos desencadenan eventos como erupciones solares y eyecciones de masa coronal: explosiones de actividad solar que pueden devastar las redes eléctricas globales e interrumpir el funcionamiento de nuestros satélites. Predecir con fiabilidad cuándo ocurrirán estos eventos requiere modelar con precisión el interior solar, especialmente la tacoclina.

Más allá de nuestras fronteras, el conocimiento de las propiedades de la tacoclina solar podría proporcionar información sobre la actividad magnética de otras estrellas. Los científicos creen que las propiedades magnéticas de una estrella pueden ser cruciales para su capacidad de albergar otros planetas que sustenten la vida.

"Conocemos mucha información sobre el Sol, pero el Sol es solo una estrella", afirmó en un comunicado Loren Matilsky, investigador postdoctoral en la UC Santa Cruz y primer autor del estudio.

Estamos aprendiendo mucho sobre la dinámica de nuestro Sol y, en el proceso, creo que también estamos aprendiendo cómo funciona esto en otras estrellas. Las preguntas sobre la tacoclina cobran mayor importancia a la luz de otros sistemas estelares y exoplanetas.

La tacoclina desempeña un papel fundamental en la dinamo solar, ya que separa dos regiones distintas del Sol. Debajo de la tacoclina se encuentra la zona radiativa, que representa el 70% más interno del radio del Sol y gira rígidamente como una pelota de béisbol sólida.

Por encima de la tacoclina se encuentra la zona convectiva, el 30% más externo del radio del Sol, que gira diferencialmente con la fluidez característica de un gas. Entre estas dos zonas se encuentra la tacoclina, extremadamente delgada, cuyas grandes variaciones de velocidad probablemente desempeñan un papel clave en la dinamo.

"Al observar la dinámica inicialmente, no se esperaría que la tacoclina fuera tan delgada, ya que existen múltiples procesos que tenderían a expandirla si se dejaran a su suerte; por lo tanto, un gran misterio siempre es '¿por qué es una capa tan estrecha?'", dijo el mentor de Matilsky Nicholas Brummell, profesor de matemáticas aplicadas.