Los investigadores han logrado un avance significativo en la física solar al proporcionar la primera evidencia directa de ondas torsionales de Alfvén a pequeña escala en la corona del Sol. Inicialmente teorizadas en la década de 1940, se sospecha desde hace mucho tiempo que estas ondas magnéticas desempeñan un papel clave en el calentamiento de la atmósfera exterior del Sol. Resultados publicados en Astronomía NaturalEl logro se logró utilizando el Telescopio Solar Daniel K. Inouye, un poderoso instrumento operado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) en Hawaii. Este avance puede ayudar a explicar por qué la corona alcanza temperaturas de millones de grados cuando la superficie del Sol ronda los 5.500°C.
Entendiendo las ondas de Alfvén
Las ondas de Alfvén, identificadas como vibraciones magnéticas que viajan a través del plasma, fueron predichas por primera vez en 1942 por el premio Nobel Hannes Alfvén. Si bien anteriormente se han observado grandes ondas de Alfvén asociadas con erupciones solares, esta observación marca la primera vez que ondas de energía cortas y continuas pueden servir como una fuente de energía continua para el Sol. El profesor Richard Morton, futuro líder del UKRI en la Universidad de Northumbria, dirigió la investigación y enfatizó la importancia de este hallazgo. “Este descubrimiento pone fin a una larga búsqueda que se remonta a la década de 1940. Finalmente podemos observar directamente estos movimientos de torsión en la corona que tuercen las líneas del campo magnético hacia adelante y hacia atrás”, afirmó.
Progreso tecnológico
Este avance fue posible gracias a tecnologías innovadoras desarrolladas para el Telescopio Solar Daniel K. Inouye, específicamente su espectropolarímetro criogénico del infrarrojo cercano (Cryo-NIRSP). Reconocido como el instrumento más avanzado jamás construido para estudiar la corona solar, Cryo-NIRSP permite a los científicos detectar estructuras finas en la atmósfera solar y medir movimientos diminutos del plasma. El espejo de cuatro metros del telescopio, que es cuatro veces más grande que los telescopios solares anteriores, aumenta enormemente su eficiencia.
Seguimiento de hierro sobrecalentado
Durante la fase de prueba del telescopio, al profesor Morton se le concedió un tiempo de observación durante el cual su equipo siguió el rastro del hierro calentado a 1,6 millones de grados Celsius en la corona. Utilizaron nuevas técnicas de análisis de datos para detectar las esquivas ondas retorcidas. Morton explicó: “El movimiento del plasma en la corona del Sol está dominado por movimientos oscilantes que oscurecen los movimientos de torsión, por lo que tuve que desarrollar un método para filtrar el balanceo y revelar la torsión”.
A diferencia de las ondas “kink” más notables, que dan como resultado un balanceo visible de estructuras magnéticas enteras, las ondas torsionales de Alfvén dan como resultado movimientos de torsión sutiles detectables sólo mediante métodos espectroscópicos. Esto requiere medir el movimiento del plasma hacia y desde la Tierra, produciendo cambios de color rojo y azul en lados opuestos de las estructuras magnéticas.
Implicaciones para la dinámica solar
Este descubrimiento mejora la comprensión de la dinámica del clima solar. La corona, visible durante un eclipse solar total, puede superar el millón de grados Celsius, lo suficientemente caliente como para expulsar las partículas cargadas que forman el viento solar que impregna el Sistema Solar. La colaboración internacional incluye instituciones como la Universidad de Pekín, la KU Leuven y la Universidad Queen Mary de Londres, lo que refleja un compromiso global más amplio en la investigación solar.
Comprender las ondas de Alfvén también tiene implicaciones prácticas para predecir el clima espacial. El viento solar puede provocar perturbaciones magnéticas que interrumpen el GPS, los satélites y las redes eléctricas de la Tierra. Las ondas recién observadas iluminan aún más fenómenos como los “cambios magnéticos”, ráfagas de energía en el viento solar detectadas recientemente por la sonda solar Parker de la NASA. El profesor Morton dijo: “Esta investigación proporciona una validación muy necesaria para los modelos teóricos que explican cómo la turbulencia de las ondas de Alfvén energiza la atmósfera solar”.
Direcciones futuras
El equipo de investigación anticipa que estos hallazgos conducirán a más investigaciones sobre cómo se comportan estas ondas y disipan energía en la corona. Gracias a la capacidad de Cryo-NIRSP para proporcionar espectros de alta calidad, ahora están disponibles nuevas formas de estudiar la física de las ondas en la atmósfera solar. Esta investigación fue financiada por las becas para futuros líderes de UKRI, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el programa Horizonte Europa de la Unión Europea.
Esta es la tercera publicación del profesor Morton este año sobre las ondas de Alfvén. Los trabajos anteriores en 2025 incluyen artículos sobre ondas alfvénicas coronales de alta frecuencia y sobre los orígenes de las ondas alfvénicas coronales, lo que contribuye aún más al creciente campo de la investigación solar.
