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Qué se Esconde Bajo una Mancha Solar

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Qué se Esconde Bajo una Mancha Solar

La existencia de impresionantes huracanes de plasma fue una de las sorpresas que los científicos encontraron poco tiempo atrás, cuando echaron una mirada bajo la turbulenta superficie de nuestra estrella.

NASA
Centro Marshall de Vuelos Espaciales

ver leyenda Noviembre 7, 2001: Mediante el uso de técnicas similares a las de diagnóstico médico por ultrasonido, los científicos han echado una mirada dentro del Sol y han descubierto qué es lo que se esconde debajo de las manchas solares, áreas oscuras del tamaño de planetas sobre la superficie de nuestra estrella. Sorprendentemente, las manchas solares son poco profundas, dicen los investigadores, y yacen sobre huracanes arremolinados de gas electrificado, lo suficientemente grandes como para engullirse al planeta Tierra.

El nuevo trabajo de investigación, desarrollado a partir del "Graficador Michelson de Efecto Doppler" (Michelson Doppler Imager MDI, en inglés) a bordo del Observatorio Solar y Heliosférico -- Solar and Heliospheric Observatory -- (SOHO), tendrá como resultado profundizar nuestro conocimiento sobre las tormentosas áreas del Sol -- llamadas "regiones activas" -- donde aparecen las manchas solares. Poderosas explosiones en regiones magnéticamente activas pueden desencadenar hermosas auroras sobre la Tierray afectar a sistemas de alta tecnología, como los satélites, las redes de suministro de electricidad y los sistemas de radiocomunicaciones.

Arriba: Manchas oscuras sobre el Sol, del tamaño de planetas, han intrigado a los científicos por cientos de años. Haga un clic aquí para ver una película de 3 MB.
 

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Las manchas solares han fascinado a los seres humanos desde los comienzos del siglo diecisiete cuando las observaciones realizadas por Galileo contradijeron la creencia popular de que los objetos celestiales eran perfectos. Las manchas solares han permanecido como un misterio por casi 400 años. A primera vista, pareciera que las manchas solares deberían desaparecer rápidamente. Sin embargo, permanecen por semanas o aún por más tiempo.

"Ellas [las manchas solares] obedecen a lo que es una conclusión fundamental en las ciencias basadas en la observación: cualquier cosa que ocurre, puede ocurrir", dice Philip Scherrer de la Universidad de Stanford (Stanford University), investigador principal a cargo de  la MDI  a bordo de SOHO. "Ahora tenemos una pista de cómo [esto sucede]".

Por mucho tiempo, los astrónomos han sabido que las manchas solares son regiones en donde se concentran los campos magnéticos. Más aún, cualquiera que haya jugado con imanes siendo un niño, ha experimentado como los campos magnéticos de la misma polaridad se repelen entre sí. De la misma manera, los fuertes campos magnéticos de las manchas solares deberían rechazarse naturalmente, provocando la rápida disipación de las manchas. De hecho, las observaciones muestran que el material de superfice claramente fluye desde las manchas hacia afuera.

ver leyenda¿Entonces, qué es lo que hace que las manchas solares sean tan persistentes? ¿Cómo es que permanecen intactas por semanas y meses? Un equipo de científicos tuvo que mirar debajo de la superfice del Sol para encontrar la respuesta.

Derecha: Manchas solares persistentes aparecen en esta secuencia de dibujos realizada por el mismo Galileo mientras observaba el Sol del 2 al 26 de junio de 1612. [más información]

Alexander Kosovichev y Junwei Zhao de la Universidad de Stanford, junto con Thomas Duvall del Centro para Vuelos Espaciales Goddard (Goddard Space Flight Center)de la NASA, utilizaron las herramientas únicas de MDI para investigar lo que ocurre justo debajo de una mancha solar -- y, por primera vez, observaron claramente material fluyendo hacia dentro de la misma.

"Descubrimos que el material que fluye hacia afuera era sólo una característica de la superficie", dice Zhao. "Si usted pudiera echar una mirada a mayor profundidad, encontraría material precipitándose hacia adentro, como un huracán o remolino del tamaño de un planeta".
 

Ondas Sonoras Solares Revelan al Sol Escondido

Haga clic aquí para ver una película de de 2 MB sobre ondas de sonido solaresEl Sol es una bola zumbante de ondas sonoras producidas por movimientos de turbulencia convectiva en las capas externas del mismo. "Las ondas que captamos [utilizando MDI] tienen un período de casi cinco minutos", dice Phil Scherrer de la Universidad de Stanford, investigador principal a cargo del instrumento MDI. "Esto coincide aproximadamente con el tiempo de reciclado de las burbujas, del tamaño de California, que aparecen como granulaciones de la fotosfera". La granulación solar es lo que provoca las ondas sonoras en el interior del Sol.

La mayoría de estas ondas sonoras son atrapadas dentro de nuestra estrella -- se refractan hacia afuera, alejándose del núcleo caliente del Sol, y se reflejan de vuelta varias veces entre diferentes partes de la fotosfera. (Haga un clic sobre la imagen, a la izquierda, para ver una película Quicktime de 1.8Mb sobre las ondas de sonido solares.) Mediante la observación de la superficie vibrante del sol, los científicos que estudian los movimientos sísmicos del mismo, pueden analizar el interior estelar de la misma manera en que los geólogos en la Tierra utilizan las ondas sísmicas provenientes de terremotos, para investigar el interior de nuestro planeta. [más información]
 

El intenso campo magnético, presente debajo de una mancha solar, bloquea el flujo normal de energía desde el  cálido interior solar hacia la superficie. Como resultado, una mancha solar es más fría y, por lo tanto, más oscura que sus alrededores. La eliminación de los movimientos convectivos a manera de burbujas, forma una especie de tapón que impide que parte de la energía del interior llegue a la superficie. 

Abajo: una visión artística del concepto de gases escondidos girando debajo de una mancha solar. Haga un clic aquí para ver imágenes y películas de Stanford.

ver leyendaEl material situado arriba del tapón se enfría y se vuelve más denso, y comienza a descender bruscamente, tan rápido como a 4.800 km/h (3.000 millas por hora) de acuerdo a las nuevas observaciones. Éste arrastra el plasma de los alrededores y el campo magnético hacia el centro de la mancha solar. La concentración del campo [magnético] produce más enfriamiento, y, a  medida que el plasma se enfría, se hunde y arrastra consigo más plasma, produciendo un ciclo que se auto regenera. Mientras el campo magnético sea fuerte, el efecto de enfriamiento producirá un flujo de plasma hacia el interior que mantendrá la estructura estable. Las fugas de material observadas sobre la superficie se encuentran confinadas en una capa muy delgada de la mancha solar.

Puesto que el tapón magnético impide que el calor llegue hasta la superfice solar, las regiones debajo del tapón deberían calentarse. Una observación realizada en junio de 1998 demostró evidencia sobre este fenómeno. "Estábamos sorprendidos por cuán poco profundas son las manchas solares", dice Kosovichev.  A 4.800 km bajo la superficie (3.000 millas), la velocidad del sonido observada era mayor, lo que sugería que las raíces de la mancha solar eran más calientes que sus alrededores, presentando una condición justamente opuesta a lo que ocurre en la superficie. "La parte fría de una mancha solar tiene la forma de dos o tres monedas apiladas", agregó.

"El flujo de material frío hacia abajo se disipa a la misma profundidad a la cual el flujo caliente en ascenso se separa", dice Duvall. "Con estos datos uno no puede obtener una imagen lo suficientemente definida para explicar los detalles. Hasta ahora hemos echado una mirada abajo de las manchas solares, como podríamos mirar a las hojas desde la copa de un árbol. Por primera vez podemos observar las ramas y el tronco del árbol que presta soporte. Las raíces del árbol, son todavía un misterio".

SOHO es parte de un periodo exitoso de trabajo en conjunto entre la Agencia Espacial Europea (European Space Agency) y la NASA, dentro del programa Ciencia Solar Terrestre (Solar Terrestrial Science).

Enlaces a la RedEl Transparente Sol  -- artículo Ciencia@NASA. Mediante una técnica similar al diagnóstico médico por ultrasonido, los científicos que estudian el Sol han descubierto como mirar a través de él.

Feliz Cumpleaños, Galileo -- (Aula del jueves) conozca más sobre Galileo y cómo descubrió las manchas solares casi 400 años atrás. Incluye material de clases para maestros y actividades para alumnos.

Películas sobre Manchas Solaes -- (Universidad de Stanford) una colección de películas e imágenes de manchas solares -- ¡vistas desde arriba y abajo!

SpaceWeather.com - conozca acerca de las manchas solares de hoy y dónde se producirá la próxima tormenta magnética.
 


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Créditos y Contactos

Fuente:  GSFC Press Release, Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips

Curador: Bryan Walls
Relaciones con los medios: Steve Roy
Traducción al Español: Gonzalo Estavillo
Edición en Español: Hector Medina
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