Gigantescas Llamaradas Solares

Las llamaradas solares, que abrasan la atmósfera de la Tierra, son comunes. Los científicos, sin embargo, han descubierto cada año algunas que son diferentes: provienen de estrellas que están a miles de años luz.

Septiembre 12, 2003: El 24 de agosto de 1998, hubo una explosión en el sol tan poderosa como cien millones de bombas de hidrógeno. Los satélites en órbita alrededor de la Tierra registraron un alto incremento de rayos X. Minutos después, se vieron apedreados por rápidos protones solares. El campo magnético de nuestro planeta retrocedió ante el ataque, y los radioaficionados experimentaron un fuerte apagón en la banda de onda corta.

Ninguna de estas cosas llegó a los titulares. La explosión fue una llamarada solar de "clase X", y durante los años que rodean a un máximo solar, tales como el de 1998, estas llamaradas son comunes. Ocurren cada pocos días o semanas. El evento del 24 de agosto fue poderoso, pero aún así, típico.

Arriba: Una llamarada solar arroja gas caliente desde el limbo solar. [video]

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Pocos días después, sin sorpresas, otra explosión barrió la Tierra. Los satélites registraron la aparición de rayos X y rayos Gamma. Los radioaficionados experimentaron otro apagón. Parecía como cualquier otra llamarada solar. Excepto por un detalle: no provenía del sol.

Venía del espacio exterior.

"La fuente de la explosión era SGR 1900+14, una estrella neutrónica a 45.000 años luz de la Tierra", dice el astrónomo de la NASA Pete Woods. "Fue la más grande explosión de rayos X y rayos Gamma que hayamos registrado nunca".

SGR 1900+14 es una clase especial de estrella neutrónica llamada magnetoestrella. "Las magnetoestrellas poseen los más poderosos campos magnéticos del universo: mil billones (10¹⁵) de gauss", dice. Como comparación, el campo magnético del sol es menor a 10 gauss en la mayoría de los lugares, y de aproximadamente 1.000 gauss en las cercanías de las manchas solares.

El magnetismo y las llamaradas solares vienen juntos. En el sol, las llamaradas ocurren cuando los campos magnéticos sobre las manchas solares se retuercen y estiran. Son como bandas elásticas estiradas muy fuertemente. ¡Snap! Retroceden con resultados explosivos. Los físicos lo llaman "reconexión magnética".

El físico Maxim Lyutikov de la Universidad de McGill piensa que lo mismo sucede en las magnetoestrellas. "Imagino que la atmósfera de una magnetoestrella es similar a la corona solar: llena de plasma y complicados campos magnéticos", dice. "La reconexión en el sol es causada generalmente por una inestabilidad plasmática llamada "modo de desgarre". Cálculos detallados muestran que una inestabilidad similar puede desarrollarse en el plasma fuertemente magnetizado de una magnetoestrella".

Izquierda: Concepto artístico de una llamarada en una magnetoestrella. Los rizos rojos trazan el intenso campo magnético de la estrella.

Los eventos de reconexión en el sol emiten hasta 10³² ergios de energía. Las llamaradas de las magnetoestrellas son hasta un billón de veces más fuertes, aproximadamente unos 10⁴⁴ ergios, como corresponde a sus mucho más intensos campos magnéticos.

"Son llamaradas solares con esteroides", bromea Woods.

Cuando la onda explosiva de SGR 1900+14 llegó el 27 de agosto de 1998, golpeó el lado nocturno de nuestro planeta (algo que las llamaradas de nuestro sol nunca hacen) y chamuscaron la atmósfera superior de la Tierra. La radiación separó átomos y moléculas creando iones cargados. Los iones interactúan con las señales de radio, ya sea absorbiéndolas o reflejándolas, así que los radio-escuchas supieron que algo había ocurrido.

Por ejemplo, una enfermera de Seattle conducía hacia casa desde su trabajo a las 2:00 am mientras escuchaba un programa en la radio de su automóvil. La estación desapareció (un apagón) y momentos más tarde fue reemplazada por música country proveniente de Omaha, Nebraska. En la costa oriental de los EE.UU., donde estaba amaneciendo a esa hora, los radioaficionados que conversaban allí recogieron trasmisiones de voz provenientes de lugares distantes en Canadá. Extraño.

Estos efectos en la propagación, en forma similar a los experimentados durante las llamaradas solares comunes, desaparecieron rápidamente. Sin embargo, el evento causó una profunda impresión en los astrónomos. Desde una distancia de media galaxia, SGR 1900+14 había "tocado" a nuestro planeta.

Esto sucede más a menudo de lo que la mayor parte de la gente piensa. Desde 1998, la Tierra ha experimentado "aproximadamente 10 eventos de ionización similares", dice Umran Inan de la Universidad de Stanford. "Cinco de ellos fueron causados por SGR 1900+14, y el resto por fuentes desconocidas".

Inan encabeza el Grupo de Investigación de Frecuencias Muy Bajas en la Universidad de Stanford. Él y sus colegas operan una red de estaciones de radio de baja frecuencia en Norte América y la Antártida. Cuando la Tierra es golpeada por radiación ionizante, la red registra los cambios en la propagación radial. "Vimos la explosión de SGR 1900+14 en 1998; fue muy clara", dice.

Derecha: La red de receptores de Muy Baja Frecuencia de la Universidad de Stanford registró un apagón de las señales de 21,4 kHz el 27 de agosto de 1998, cuando la explosión de la magnetoestrella llegó a la Tierra. El área sombreada muestra la parte de nuestro planeta alcanzada por la explosión. [más información]

"Muchas cosas pueden cambiar la ionización de la atmósfera de la Tierra", agrega Inan. "Los relámpagos pueden hacerlo. También lo hacen las sorpresivas explosiones de auroras en las latitudes altas". Pero todas estas cosas generan ionizaciones locales. Las llamaradas solares, en cambio, tienen efectos globales, ionizando la totalidad de la atmósfera terrestre en su lado diurno. Las llamaradas de las magnetoestrellas también pueden ionizar el lado nocturno. Estas características (nocturno vs. diurno, global vs. local) ayudan a Inan a identificar el origen de la ionización.

Sus "fuentes desconocidas" son probablemente magnetoestrellas que todavía no han sido descubiertas por los astrónomos.

"La mejor manera de localizar a una magnetoestrella", dice Woods, "es capturarla cuando está explotando, pero éso no es fácil porque las explosiones son breves e impredecibles. A menudo vienen y se van en menos de una décima de segundo". A la fecha, solamente se conocen diez de esas estrellas. Muchas más están esperando ser descubiertas, según cree.

Arriba: La distribución de candidatas a magnetoestrellas en la Vía Láctea. El punto rojo debajo del plano de la galaxia está localizado en la Gran Nube de Magallanes. Crédito de la imagen: Rob Duncan.

Encontrarlas es tarea de la Red Interplanetaria (IPN, por sus siglas en inglés); una flotilla de naves espaciales diseminadas por todo el sistema solar. Entre sus miembros se incluyen a Ulysses, 2001 Mars Odyssey, RHESSI y otros. Ninguna de estas misiones está dedicada a la investigación de magnetoestrellas, pero cada una de ellas transporta un detector de rayos X o de rayos Gamma, usualmente con un propósito no relacionado. El detector a bordo del 2001 Mars Odyssey, por ejemplo, se utiliza en la búsqueda de hielo sub-superficial en Marte. Localizar magnetoestrellas es una actividad no planeada.

He aquí como funciona: cuando una onda de radiación barre a través del sistema solar, golpea a las diferentes naves en tiempos ligeramente diferentes. Los astrónomos pueden calcular de dónde vino la explosión comparando los tiempos de llegada. "Es una simple triangulación", dice Kevin Hurley de la Universidad de California Berkeley, quien dirige el trabajo. "La astronave Ulysses es particularmente importante por su larga órbita en bucles alrededor del sol. La gran distancia entre Ulysses y las otras astronaves hace que la triangulación sea precisa".

"Cada año ubicamos de esta forma docenas de explosiones de magnetoestrellas", dice. La mayoría son de objetos ya conocidos como SGR 1900+14, pero a veces una nueva magnetoestrella se revela a sí misma (NOTA: la mayoría de las explosiones detectadas por la IPN son débiles; solamente las muy pocas que son más fuertes ionizan la atmósfera de la Tierra).

Tan pronto como la IPN localiza una explosión, las coordenadas son comunicadas por e-mail a los astrónomos alrededor del mundo, para que puedan observar la magnetoestrella utilizando sus telescopios en la tierra. Misiones de la NASA como el observatorio de rayos X Chandra y el explorador de rayos X Rossi también se unen a veces al esfuerzo. Las candidatas a magnetoestrellas atraen la atención de docenas de observadores.

Es comprensible. "Desde el punto de vista de la física", hace notar Woods, "el reservorio energético en la magnetósfera y la corteza de las magnetoestrellas es de 10 a 100 veces mayor que la energía liberada durante la explosión del 27 de agosto de 1998. Así que existe el potencial de eventos mucho más energéticos. Es buena idea mantener la vista alerta en estas cosas".

Y el oído. La próxima vez que usted esté conduciendo hacia su casa a mitad de la noche, e inesperadamente, una tonada country suene en su radio, quizás se pregunte... ¿fue una magnetoestrella la que hizo ésto?

El cosmos está lleno de las más extrañas sorpresas.