Físicos descubren oscilaciones de largo período en el Sol
Diez años de datos del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA combinados con modelos numéricos revelan las notas musicales graves y profundas del Sol.
Un equipo de físicos solares ha informado en una edición de la revista Astronomy & Astrophysics, el descubrimiento de oscilaciones globales del Sol con períodos muy largos, comparables al período de rotación solar de 27 días. Las oscilaciones se manifiestan en la superficie solar como movimientos giratorios con velocidades del orden de 5 kilómetros por hora.
Estos movimientos se midieron analizando 10 años de observaciones del Observatorio de Dinámica Solar (SDO, por sus siglas en inglés) de la NASA. Utilizando modelos informáticos, los científicos han demostrado que las oscilaciones recién descubiertas son modos resonantes y deben su existencia a la rotación diferencial del Sol. Las oscilaciones ayudarán a establecer formas novedosas de sondear el interior del Sol y obtener información sobre la estructura interna y la dinámica de nuestra estrella.
En la década de 1960 se descubrieron las notas musicales altas del Sol: El Sol suena como una campana. Millones de modos de oscilaciones acústicas con períodos cortos, cercanos a los 5 minutos, son excitados por turbulencias convectivas cerca de la superficie solar y quedan atrapados en el interior solar. Estas oscilaciones de 5 minutos han sido observadas continuamente por telescopios terrestres y observatorios espaciales desde mediados de la década de 1990 y los heliosismólogos las han utilizado con mucho éxito para aprender sobre la estructura interna y la dinámica de nuestra estrella, al igual que los sismólogos aprenden sobre el interior de la Tierra mediante el estudio de los terremotos.
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Uno de los triunfos de la heliosismología es haber mapeado la rotación del Sol en función de la profundidad y la latitud, que es la rotación diferencial solar.
Además de las oscilaciones de 5 minutos, se predijo que existían oscilaciones de períodos mucho más largos en las estrellas hace más de 40 años, pero no se habían identificado en el Sol hasta ahora. "Las oscilaciones de largo período dependen de la rotación del Sol, no son de naturaleza acústica. [...] La detección de las oscilaciones de largo período del Sol requiere mediciones de los movimientos horizontales en la superficie del Sol durante muchos años”, dijo Laurent Gizon, autor principal del nuevo estudio y director del Medical Professional Services (MPS).
El equipo observó muchas decenas de modos de oscilación, cada uno con su propio período de oscilación y dependencia espacial. Algunos modos de oscilación tienen velocidad máxima en los polos, algunos en latitudes medias y algunos cerca del ecuador. Los modos con velocidad máxima cerca del ecuador son modos de Rossby que el equipo ya había identificado en 2018.
Los expertos Zhi-Chao Liang de MPS, Kiran Jain de NSO, B. Lekshmi y Bastian Proxauf de MPS, confirmaron los resultados con datos del Global Oscillation Network Group (GONG), una red de seis observatorios solares en EE UU, Australia, India, España y Chile y acordaron que “las oscilaciones de largo período se manifiestan como movimientos de remolino muy lentos en la superficie del Sol con velocidades de unos 5 kilómetros por hora sobre qué tan rápido camina una persona".
Para identificar la naturaleza de estas oscilaciones, el equipo comparó los datos de observación con modelos informáticos. "Los modelos nos permiten mirar dentro del interior del Sol y determinar la estructura tridimensional completa de las oscilaciones", explicó el estudiante graduado de MPS, Yuto Bekki.
Para obtener las oscilaciones del modelo, el equipo comenzó con un modelo de la estructura del Sol y la rotación diferencial inferida de la heliosismología. Además, la fuerza de la conducción convectiva en las capas superiores y la amplitud de los movimientos turbulentos se tienen en cuenta en el modelo. Las oscilaciones libres del modelo se encuentran considerando las perturbaciones de pequeña amplitud del modelo solar. Las velocidades correspondientes en la superficie concuerdan bien con las oscilaciones observadas y permitieron al equipo identificar los modos.
"Todas estas nuevas oscilaciones que observamos en el Sol están fuertemente afectadas por la rotación diferencial del Sol", dice el científico de MPS Damien Fournier. La dependencia de la rotación solar con la latitud determina dónde los modos tienen amplitudes máximas.
"El descubrimiento de un nuevo tipo de oscilaciones solares es muy emocionante porque nos permite inferir propiedades, como la fuerza de la conducción convectiva, que en última instancia controla la dínamo solar", dice Laurent Gizon. El potencial de diagnóstico de los modos de período largo se realizará plenamente en los próximos años utilizando un nuevo modelo informático a exaescala que se está desarrollando como parte del proyecto WHOLESUN, con el apoyo de una beca Synergy Grant 2018 del Consejo Europeo de Investigación. @mundiario
