Hoy en día, disponemos de dos herramientas muy potentes para el estudio del interior solar: Los neutrinos
solares y la heliosismología. Bethe y Chitchfield (1938) propusieron un
ciclo de reacciones de fusión nuclear para explicar la generación de
energía en el caso de estrellas de masa pequeña como el Sol.
El balance
final de dicho ciclo de reacciones, Ciclo p-p, es:
4p → He4 + 2e+ +2ѵe +energía.
¿Cómo podemos estar seguros de que
este es, efectivamente, el mecanismo dominante de generación de energía
que utilizan algunas estrellas y, en particular el Sol?
Sorprendentemente, la respuesta es que podemos “observar” el interior
del Sol mediante detectores situados en el interior de la Tierra.
Reacciones de la cadena protón-protón
Pero existe otra alternativa para conseguir helio y energía a partir de cuatro protones.
Es el ciclo CNO, y es el principal mecanismo de fusión de hidrógeno
para las estrellas más masivas cuyo núcleo está a una temperatura mayor
que
15 millones de grados.
En nuestro sol también se da el ciclo CNO
aunque en una proporción muy baja. Para que este proceso aparezca es
indispensable la existencia previa de núcleos de carbono-12, que actúan
como catalizadores del proceso, y que tras la síntesis del helio vuelven
a quedar como al principio.
Reacciones del ciclo CNO
Reacciones de la cadena triple alfa
La heliosismología permite el
estudio del interior solar a partir de las observaciones de ondas
acústicas y de gravedad.
Leighton (1962) descubrieron que el Sol tiene
oscilaciones globales con un período de 5 minutos. Ulrich (1970) y
Leibacher (1971) propusieron explicar las oscilaciones en términos de
ondas sonaras atrapadas en cavidades resonantes debajo de la superficie
solar.
Esta teoría fue comprobada observacionalmente por Deubner (1975),
y de dichas oscilaciones acústicas (modos p) pueden detectarse
numerosos armónicos. Los diferentes armónicos a menor o mayor
profundidad en el Sol y permiten realizar un sondeo sísmico del interior
solar.
Experimentos como GOLF y VIRGO, a bordo
del satélite SOHO, permiten observar modos de oscilación que penetran
hasta el núcleo y allí podemos comprobar muchas cosas como temperatura,
composición química, y, parámetros desconocidos hasta ahora como la
abundancia de Helio, se puede constatar que la rotación solar produce
una separación de frecuencias y, si se determina observacionalmente esta
separación, se puede obtener el perfil de rotación del interior solar
dependiente de la profundidad y de la latitud.
Los resultados sugieren
que el núcleo solar, a partir de 0,3 radios solares, rota rígidamente
con la zona radiativa con un período de 26,6 días, y que en la base de
la zona de convección, situada a 0,693 radios solares, existe una fuerte
transición de rotación rígida a rotación diferencial.
A esta capa de
transición de rotación se la denomina la tococlina y su espesor es
aproximadamente 0,04 radios solares.
Las enormes energías
desencadenadas en el Sol, aunque no pocas veces pueden suponer un serio y
cierto peligro para nuestros ingenios tecnológicos, lo cierto es que,
es también la responsable de la vida en nuestro planeta y posibilita la
fotosíntesis de las plantas.
La estructura física de la tococlina
parece ser clave para entender la dinamo solar y la generación de los
campos magnéticos responsables de la actividad solar. Además de los
modos p, se sospecha que en el núcleo solar existen también ondas de
gravedad (modos g) cuyo interés radica en que, si son detectadas, pueden
utilizarse para sondear el núcleo del Sol por debajo de
o,2 radios
solares.
Recientemente han sido analizados 10
años de observaciones de GOLF y sugieren que sus resultados son
compatibles con la presencia de modos gravitatorios y de un núcleo que
por debajo de 0,15 radios solares posee una velocidad de rotación cinco
veces mayor que la de la zona radiativa.
Por otra parte, la heliosismología local
permite detectar, debajo de las manchas solares y de las regiones
activas, desviaciones de velocidad del sonido.
Ello nos permite obtener
información sobre la magnetoconvección y la existencia de flujos a gran
escala asociados, en general, a la dinamo solar. Las perturbaciones de
la velocidad del sonido pueden ser usadas incluso para sondear la cara
opuesta del Sol y obtener información acerca de regiones activas no
observables directamente.
No hace mucho que se abrió el plazo de
propuestas para el que será el mayor telescopio solar del mundo, el ATST
(Advanced Technology Solar Telescope).
La National Science Foundation
otorgó 298 millones de dólares para construir este monstruo, con un
espejo primario de cuatro metros, todo un récord para un telescopio
solar.
La “bestia” operará desde el Observatorio de Haleakalā, en la
isla de Maui (Hawai) y estudiará el Sol con una resolución sin
precedentes en el rango
0,3-35 micras.
Tendrá un campo de visión de 5
minutos de arco y una resolución de
0,1 segundos de arco gracias al
empleo de óptica adaptativa.
Si todo va bien, la construcción del ATST
finalizará en 2013 y entrará en servicio en 2016.
El ATST (ATST).
Óptica del monstruo (ATST).
Esta claro que poco a poco, los
misterios del Sol nos están siendo desvelados por los ingenios que a tal
efecto se están diseñando y, a partir de ahora, la información
observacional proporcionada por nuevos instrumentos como el que hoy
protagoniza el artículo serán asombrosos. (Telescopios ATST, y EST) y en
el espacio (hinode, STEREO, Solar Dinamic Observatory, Solar Orbiter),
combinada con nuevos desarrollos teóricos y mejores herramientas
computacionales que analicen los datos de nuevas sondas, nos permitirán
avanzar en la resolución de algunos de los problemas pendientes, tales
como el funcionamiento de la dinamo solar, el calentamiento coronal, la
formación, evolución y desaparición de las protuberancias solares, y
obtener un conocimiento más profundo de nuestro Sol que, al fin y al
cabo, es el que hace posible la vida aquí en este planeta que llamamos
Tierra.
En la imagen se indican las regiones
donde tuvieron lugar sucesos de gran importancia y que fueron capturadas
en el ultravioleta extremo. Las lineas blancas trazan el campo
magnético solar (Crédito: K. Schrijver & A. Title)
Ni los 150 millones de kilómetros que
nos separan de la estrella más importante para nosotros, nos impiden
urgar y desvelar sus secretos, y, desde luego, hacemos muy bien, es
mucho lo que nos va en ello.
Saber y conocer lo que allí ocurra es,
nuestra garantía de vida.
Bueno, si no tanto como eso sí al menos tener
la posibilidad de información por si, llegado el caso, podemos prevenir
algún desastre.
Las naves espaciales gemelas STEREO, de la NASA, alrededor del Sol
Lo cierto amigos míos, es que nos
empeñamos en saber el por qué de las cosas y, siendo nuestro Sol tan
importante para nuestras vidas y la de todos los seres que habitan en
nuestro planeta, está más que justificado que queramos saber todo
aquello con él relacionado.
Pero, ¿hasta dónde podemos llegar?
Bueno, la
respuesta es evidente:
Con tiempo por delante…, bastante lejos.
