Es uno de los misterios más duraderos del Sol: por qué la superficie sobrecalentada de esta gran bola de plasma incandescente es en realidad más fría que su atmósfera exterior, llamada corona.

Los científicos ahora tienen una nueva explicación para este tema muy debatido, y la respuesta se ocultó en un extraño fenómeno solar que nunca antes se había observado de esta manera: una lluvia de plasma que cae dentro de las estructuras magnéticas recién descubiertas llamadas Raining Null Point Topologies.

En la Tierra, cuando la temperatura aumenta, el agua se evapora y se convierte en vapor que se eleva hacia la atmósfera, antes de que el enfriamiento invierta efectivamente el proceso: las moléculas de agua se condensan dentro de las nubes y luego caen las precipitaciones sobre la Tierra, los océanos y los ríos.

Mason buscó lluvia coronal en serpentinas de casco como la que aparece en el lado izquierdo de esta imagen, tomada durante el eclipse de 1994 desde América del Sur. Aparece un pseudoestopador más pequeño en la extremidad occidental (lado derecho de la imagen). Llamadas así por su parecido con el casco puntiagudo de un caballero, las serpentinas de los cascos se extienden hacia la débil corona del sol y se ven más fácilmente cuando se ocluye la luz de la superficie brillante del Sol. Crédito: © 1994 Úpice observatory y Vojtech Rušin, © 2007 Miloslav Druckmüller

En la superficie abrasadora del Sol, un ciclo similar de eventos controla lo que se conoce como lluvia coronal: plasma sobrecalentado que se origina en el Sol, a menudo durante eventos de llamarada solar, a lo largo de bucles magnéticos invisibles.

Cuando este plasma se enfría a medida que se aleja del Sol, forma una especie de arco de lluvia ardiente, que se condensa y luego desciende hacia la fotósfera a lo largo de los caminos de estas pistas magnéticas invisibles.

Básicamente, tanto la Tierra como el Sol están sujetos a duchas de manera similar, solo se producen a partir de diferentes tipos de condensaciones y enfriamientos.

Emily Mason de la Catholic University of America, dijo en un comunicado:

La física es literalmente la misma”. (describiendo su investigación preliminar).

La investigación de Mason acaba de publicarse y nos dice algo sobre la lluvia coronal que nunca conocimos: ocurre en su mayoría en un lugar inesperado y está asociado con un fenómeno nuevo para la física solar.

La lluvia coronal, como la que se muestra en esta película del SDO de la NASA en 2012, se observa a veces después de las erupciones solares, cuando el intenso calentamiento asociado con una llamarada solar se corta repentinamente después de la erupción y el plasma restante se enfría y vuelve a caer a la superficie solar. Crédito: NASA’s Solar Dynamics Observatory/Scientific Visualization Studio/Tom Bridgman, Lead Animator

Investigando la lluvia coronal

Como parte de su trabajo diario en el Goddard Space Flight Centre de la NASA, Mason estaba investigando la lluvia coronal en gigantescas estructuras magnéticas llamadas «helmet streamers» (serpentinas de casco), que se pueden rastrear hasta más de tres millones de kilómetros desde la superficie del Sol antes de regresar a ella.

Después de meses de buscar la lluvia coronal en estos arcos épicos, Mason no tuvo éxito, pero con la ayuda de los datos del Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA, observó espías magnéticas mucho más pequeñas mucho más cercanas a la fotosfera que parecían mostrar evidencia de lluvia de plasma

Mason dice:

Fueron realmente brillantes y siguieron llamando mi atención”. Cuando finalmente les eché un vistazo, seguro que tuvieron decenas de horas de lluvia a la vez”.

A pesar del diluvio descubierto, fue solo cuando Mason compartió los datos con sus colegas investigadores de la NASA que las estructuras magnéticas más pequeñas, lo que el equipo denomina Raining Null Point Topologies (RNPT), fueron identificadas como un nuevo fenómeno solar.

Según los investigadores, los RNPT se producen en altitudes de hasta unos 50.000 kilómetros sobre la superficie del Sol. Parece una escala inmensa, pero en comparación con las helmet streamers que Mason estaba examinando originalmente, estas estructuras eran pequeñas: solo el dos por ciento de la altura de las serpentinas.

Ese tamaño reducido también podría explicar algunas cosas sobre el intenso calor de la corona.

Corona solar

Los nuevos hallazgos no nos dicen exactamente cómo los RNPT podrían estar calentando la corona, que por ahora es hipotética, pero la gran cantidad de este fenómeno del plasma y su duración continua sugieren que esto podría ser una gran pieza del rompecabezas.

Los autores explican en su estudio:

La facilidad con la que se identificaron estas estructuras y la frecuencia de lluvia durante todas las observaciones proporciona un respaldo convincente para la conclusión de que este es un fenómeno ubicuo. En todos los casos, la lluvia continúa durante días en lo que parecen ser los mismos bucles magnéticos, por lo que claramente no es un fenómeno de un solo disparo como el enfriamiento brusco”.

Sin embargo, extrañamente, no todo el plasma involucrado en este ciclo de lluvia parece ser devuelto al Sol.

El artículo de Mason analizó tres observaciones de Raining Null-Point Topologies, o RNTP, una estructura magnética pasada por alto que se muestra aquí en dos longitudes de onda de luz ultravioleta extrema. La lluvia coronal observada en estos bucles magnéticos comparativamente pequeños sugiere que la corona puede calentarse dentro de una región mucho más restringida de lo que se esperaba anteriormente. Crédito: NASA’s Solar Dynamics Observatory/Emily Mason

En los datos, los investigadores también detectaron atisbos de un fenómeno llamado reconexión magnética o de intercambio, por lo que el plasma en el bucle magnético cerrado podría salir del bucle, posiblemente contribuyendo incluso a las fuerzas del viento solar generadas por el Sol.

Se necesitarán muchas más investigaciones y observaciones futuras para precisar estas posibilidades, pero el nuevo descubrimiento de los RNPT podría ser un factor muy importante para ayudar a los científicos a comprender estas extrañas discrepancias sobre el intenso calor y los flujos de plasma del Sol.

Los investigadores escribieron en su estudio:

Dado que entender el calentamiento coronal es, sin duda, el problema no resuelto más importante en la física solar, las mediciones detalladas de la lluvia coronal son de importancia crítica”.

Los hallazgos se informan en The Astrophysical Journal Letters.