Publicado: 
17 de septiembre de 2020

¿Cómo será el ciclo solar 25?

El Sol se está despertando de su último sueño. A medida que manchas solares y fulguraciones, signos de un nuevo ciclo solar, burbujean en la superficie del Sol, los científicos se preguntan cómo será este próximo ciclo. La respuesta corta es, probablemente, muy parecida al último: es decir, a los últimos 11 años de vida del Sol, ya que esa es la longitud promedia de cualquier ciclo dado. Pero la versión más larga involucra a un panel de expertos que se reúne una vez por década, una flota de satélites que estudian el Sol y docenas de modelos informáticos complicados, todos enfocados en esfuerzos para entender el comportamiento desconcertante de la estrella con la que vivimos.

El sol está despertando de su último sueño. A medida que las manchas y fulguraciones solares, signos de un nuevo ciclo solar, burbujean en la superficie del Sol, los científicos anticipan una ráfaga de actividad solar durante los próximos años. En este video, observa el Sol mediante nuestros telescopios espaciales mientras pasa del mínimo al máximo.Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASADescárgate este video en formato HD del Estudio de Visualización científica de NASA Goddard

Los científicos de la NASA estudian y modelan el Sol para comprender mejor lo que hace y por qué. El Sol tiene sus altibajos y ciclos regulares entre ellos. Aproximadamente cada 11 años, en el pico de un ciclo, los polos magnéticos del Sol se invierten (en la Tierra, que sería como si los polos Norte y Sur intercambiaran lugares cada década), y el Sol pasa de aletargado a activo y tormentoso. En su forma más tranquila, el Sol se haya en el mínimo solar; durante el máximo solar, el Sol arde con fulguraciones brillantes y erupciones solares.

Las predicciones del ciclo solar dan una idea aproximada de lo que podemos esperar en términos de meteorología espacial (las condiciones en el espacio que varían mucho, como el clima en la Tierra). Los estallidos del Sol pueden tener una serie de efectos, desde la etérea aurora a la desintegración orbital de satélites, y perturbaciones a las comunicaciones de radio o las redes eléctricas. El Centro de Predicción de Meteorología Espacial de NOAA es la fuente oficial del gobierno de EE.UU. para pronósticos, advertencias y alertas meteorológicas espaciales: con predicciones precisas, podemos prepararnos.

El trabajo que realizan los investigadores de la NASA y de todo el mundo para avanzar en nuestros modelos de actividad solar ayuda a mejorar esos pronósticos. A su vez, los pronósticos del ciclo solar nos dan una idea de cuán tormentoso será el Sol durante los próximos 11 años y a cuánta radiación se podrán enfrentar las naves espaciales y los astronautas durante los episodios intensos de actividad solar.

Simular el Sol es un campo difícil porque los científicos no entienden completamente la agitación interna que causa este intercambio magnético. Los modelos informáticos usan ecuaciones para representar al Sol, pero la estrella les elude. Si el Sol fuera una máquina, tendría incontables perillas y diales cuyas funciones y sensibilidades permanecen desconocidas. 

"En los últimos 40 años, hemos podido observar el Sol con mucho más detalle", dijo Lika Guhathakurta, científica del programa de la División de Heliofísica de la Sede de la NASA. "Esto ha producido una gran cantidad de información, pero cuantificar y simular el ciclo solar sigue siendo un reto. Tenemos en nuestra contra de lo variable que es el Sol, y la complejidad de lo que sucede dentro del Sol."

Sin entender completamente cómo el campo magnético, que impulsa la actividad solar, se desplaza dentro del Sol, los científicos tienen que hacer algunas suposiciones. La difícil situación de los modeladores solares podría compararse con la de los meteorólogos si éstos trataran de pronosticar el tiempo mirando sólo la atmósfera superior, y no las críticas capas por debajo.

Hay muchas maneras de modelar el Sol con el fin de desarrollar predicciones del ciclo solar. Algunos modelos usan observaciones terrestres que abarcan cientos de años; otros pueden utilizar datos satelitales, de los que sólo se dispone desde hace unos cuatro décadas. En los últimos años, algunos investigadores han incorporado tácticas de aprendizaje automático. Los modelos pueden centrarse en diferentes precursores que los científicos han identificado están vinculados a la actividad solar: el campo magnético de la Tierra, que responde al Sol, y la fuerza del campo magnético en los polos del Sol son más comunes.

"Parte del proceso científico es contestar estas preguntas y trabajar el mismo problema de diferentes maneras en paralelo ", dijo Maria Weber, astrofísica de la Universidad Estatal Delta en Cleveland, Mississippi. Cada modelo es sólo una herramienta entre muchas. "Podríamos darnos cuenta que hay diferentes herramientas que nos pueden conseguir el mismo resultado, y entonces podrías elegir el tipo que mejor se adapte a ti."

Es la función del Panel de Predicción del Ciclo Solar, co-patrocinado por la NASA y la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA por sus siglas en inglés), el evaluar todos estos modelos y el publicar una predicción oficial que represente los mejores esfuerzos de la comunidad científica. El panel, que se reúne cada década desde 1989, junta a expertos de todo el mundo. A veces las discusiones se acaloran, un signo de la compleja tarea a mano y el fervor que cada científico tiene por sus modelos favoritos.

Al final, los científicos escribieron sus predicciones en un pedacito de papel, dijo Weber, y comenzó el debate. "En última instancia, todos teníamos que estar de acuerdo, reduciendo y ajustando nuestras estimaciones, para que la gente sintiera que reflejaba mejor todo lo que sabíamos hasta ese momento", dijo.

En marzo de 2019, la cuarta vez que un panel de este tipo se había reunido, los 12 expertos consideraron unos 60 modelos diferentes. En los últimos años, uno parece ser especialmente exitoso: el modelo del campo magnético polar. Utiliza mediciones del campo magnético en los polos norte y sur del Sol. La idea es que el campo magnético en los polos del Sol actúa como simiente para el próximo ciclo. Si su actividad es alta durante el mínimo solar, el próximo ciclo solar será fuerte; si está disminuida, el próximo ciclo debería estarlo también.


Juntos, predijeron fechas para el máximo y mínimo del Ciclo 25, y el número máximo de manchas solares, que sirve como un indicador de cuán intenso que será el próximo ciclo. Cuantas más manchas solares, mayor es el número de manchas solares, y más erupciones solares se espera que un ciclo desate.

Actualmente, los polos del Sol son tan fuertes como lo fueron en el mismo punto del último ciclo solar, que los científicos interpretan como signos de que el ciclo solar 25 se desarrollará de manera similar al ciclo 24. El ciclo solar 24 fue un ciclo débil, alcanzando un máximo de 114 manchas solares (el promedio es 179). El ciclo solar 25 ya está en marcha y se prevé que alcance su punto máximo con 115 manchas solares en julio de 2025.

Lisa Upton, co-presidenta del Panel de Predicción del Ciclo Solar 25 y física solar de Space Systems Research Corporation en Boulder, Colorado, comparó su tarea con la predicción de huracanes. Los meteorólogos a menudo consultan varios modelos y cada uno produce una posible trayectoria que un huracán podría seguir por la costa. "Una de las lecciones es no poner demasiada fe en un modelo singular, pero se tiene que estudiar y ver lo que todos los modelos pueden decirte y enseñarte de manera conjunta", dijo Upton. En conjunto, es más probable que un grupo de predicciones aterrice en el camino correcto.


Algunos investigadores han adoptado enfoques novedosos para hacer estas predicciones. Los científicos publicaron recientemente una nueva manera de estudiar el ciclo solar: en lugar de la visión lineal tradicional del tiempo, utilizaron una técnica matemática para mapear los últimos 18 ciclos solares en un círculo. Lo que surgió fue un patrón de comportamiento más ordenado de lo que se esperaba del Sol.

Su llamado reloj solar es como un reloj típico, donde cada ciclo de aproximadamente 11 años se puede describir durante 12 horas. En lugar de la hora del día, ciertos "tiempos" corresponden a una alta actividad solar. Ahora mismo, dicen los científicos, son cerca de las 3 en punto, cerca del primer repunte en la actividad que viene al comienzo de cada ciclo solar. Los científicos reportaron sus hallazgos en la publicación Geophysical Research Letters.    

"El Sol más activo (en términos de erupciones solares) ocurre entre las 5:30 y las 10:00, cuando hay una fuerte caída en la actividad a medida que el Sol se mueve hacia el mínimo", dijo Robert Leamon, un científico solar del estudio, con sede en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Una vez que sabemos dónde nos encontramos en el reloj solar y podemos calcular la velocidad del ciclo en el que estamos, podemos hacer predicciones mucho más precisas sobre cuándo comenzará y se detendrá el próximo ciclo de actividad solar."

Según su reloj, el próximo período de calma del Sol comenzará alrededor de la primera mitad de 2027.

Si el ciclo solar 25 cumple con las predicciones del panel, debería ser un poco más débil que el ciclo promedio, comparado con el resto de la historia del Sol. También se espera que el ciclo 25 ponga fin a una tendencia más larga en las últimas cuatro décadas, en la que el campo magnético en los polos del Sol se estaba debilitando gradualmente. Como resultado, los ciclos solares también han sido cada vez más débiles. Si el ciclo solar 25 ve un final a esta disminución, se sofocarían las especulaciones de que el Sol podría entrar en un gran mínimo solar, un tramo de décadas a siglos de pequeña actividad solar. El último de esos mínimos, conocido como el mínimo Maunder, ocurrió en medio de lo que se conoce como la Pequeña Edad de Hielo del siglo XIII al XIX, causando creencias erróneas de que otro gran mínimo podría conducir al enfriamiento global.

"No hay indicios de que nos estemos acercando a un mínimo del tipo Maunder en la actividad solar", dijo Upton. Pero incluso si el Sol experimentara un gran mínimo, no hay razón para pensar que la Tierra sufriría otra Edad de Hielo; no sólo los científicos teorizan que la Pequeña Edad de Hielo ocurrió por otras razones, sino que en nuestro mundo contemporáneo, el impacto de los gases de efecto invernadero supera con creces los efectos del Sol cuando se trata de cambios en el clima de la Tierra.

Eventualmente, a los científicos les gustaría poder emitir pronósticos semanales para el Sol, al igual que los meteorólogos lo hacen para la Tierra. Pero el ciclo solar y el pronóstico del clima espacial aún están lejos de ese escenario. Todavía hay preguntas sobre el interior del Sol que responder y datos importantes que recopilar.

"Uno de los aspectos emocionantes de ser un físico solar es que estamos a la vanguardia de esto: todavía existen todas estas preguntas que aún no han sido respondidas", dijo Upton. "Todavía hay un montón de puertas que abrir”.

El Ciclo Solar 25 continuará desarrollándose, y los científicos seguirán ajustando sus modelos y observando para ver cuán cerca están sus predicciones de la realidad. Pasarán otros cinco o seis años antes de que puedan decir quién llevaba la razón (o estaba equivocado).

Escrito por Lina Tran, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Versión en inglés.