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El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) cuenta con 23 institutos/centros de investigación, propios o mixtos, en Andalucía. En este espacio de divulgación, las opiniones de los autores expresadas en este blog son de exclusiva responsabilidad de los mismos.

Un imán en el cielo

Mapa del campo magnético solar obtenido con SO/PHI.  Los colores verdes y marrones representan las dos polaridades (Norte y Sur) del campo magnético (SOLAR ORBITER/ PHI/ ESA/ NASA)

En 1908, George Ellery Hale, un astrónomo americano y visionario promotor y constructor de grandes observatorios, publica un extenso artículo en el que defiende que las grandes manchas oscuras del Sol - observadas por Galileo trescientos años antes - eran el resultado de grandes concentraciones de campo magnético existentes en nuestra estrella. Desde su torre solar de 60 pies de altura en el observatorio de Monte Wilson, del que era director, Hale acababa de detectar la primera evidencia de campo magnético fuera de nuestro planeta: el Sol era un enorme imán.

Más de cien años después, el día a día de la práctica mayoría de los físicos y físicas solares consiste en observar, analizar y estudiar el campo magnético del Sol. Y no es de extrañar, porque buena parte de los fenómenos que observamos en nuestra estrella - desde las mencionadas manchas solares hasta las grandes eyecciones de masa coronal que ponen en jaque nuestras telecomunicaciones - están directamente relacionados con esta fuerza fundamental de la naturaleza, la misma que hace sujetar los imanes en la puerta de la nevera de nuestras casas.

Entender el Sol y su influencia directa sobre nuestro planeta y el resto del sistema solar exige comprender su campo magnético.

Desde aquel artículo de Hale, se han construido unos cuantos grandes telescopios solares, se han lanzado varias misiones espaciales para orbitar nuestra estrella y, sobre todo, se han publicado infinidad de trabajos que han hecho avanzar enormemente nuestro conocimiento sobre el magnetismo solar. Pero como es habitual en ciencia, cuanto más se avanza, más camino queda por recorrer. A pesar del tiempo transcurrido desde el descubrimiento del campo magnético solar, aún no se sabe exactamente cómo se genera, cómo evoluciona o cómo interacciona con el plasma solar (que no son pequeños detalles, precisamente)

Dos proyectos están en marcha para seguir avanzando en nuestra comprensión sobre el campo magnético solar y su influencia sobre nuestro planeta. Son dos proyectos muy diferentes, pero complementarios. Uno es un gran telescopio solar - el mayor jamás construido en Europa - para observar el Sol desde tierra como nunca se ha hecho. El otro es una misión espacial. El primero aún está en fase de diseño. El segundo ya nos ha enviado los primeros resultados. A pesar de estas diferencias, los dos tienen un elemento en común: son proyectos predominantemente europeos con un fuerte liderazgo español.

Desde el espacio: Solar Orbiter

Solar Orbiter ha sido una de las buenas noticias científicas de este vírico verano. Se trata de una misión espacial desarrollada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y con la participación de la NASA. Tras una década de desarrollo despegó hacia su órbita alrededor del Sol el pasado 9 de febrero y en julio se presentaron sus primeros resultados científicos. Entre ellos se encuentra el primer mapa magnético del Sol obtenido desde el espacio sin intervención humana. Es decir, en lugar de enviar los datos en bruto a tierra - algo muy costoso en tiempo debido a su gran tamaño -, Solar Orbiter es capaz de procesar estos datos y convertirlos en mapas de las magnitudes físicas solares – mucho más ligeros -  para su envío al centro de operaciones terrestres, y todo ello de manera autónoma. El instrumento capaz de realizar esta “ciencia a bordo” es el magnetógrafo PHI, cuyo diseño y construcción ha sido coliderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), un centro del CSIC situado en Granada. PHI es capaz de obtener y enviar un mapa magnético del sol como el de la figura directamente desde el espacio, una tarea que en palabras de José Carlos del Toro Iniesta - investigador del IAA-CSIC que colidera el instrumento - “en tierra se obtendría tras un tedioso trabajo realizado por cincuenta ordenadores y después de un tiempo considerable”.

Pero Solar Orbiter es una misión única por más aspectos. Aún en fase de crucero inicial, en los próximos meses se acercará al Sol con una órbita a una distancia inferior a la de Mercurio y fuera de la eclíptica, lo que le permitirá estudiar los polos del Sol, inobservables desde tierra y cruciales para entender la generación y evolución del campo magnético en nuestra estrella. Además, sus instrumentos tomarán medidas locales y remotas, lo que aportará la primera visión completa tanto de la física solar como de la influencia de esta en el medio interplanetario.

Desde Tierra: el Telescopio Solar Europeo (EST)

Aunque observar el Sol desde el espacio tiene muchas ventajas, acarrea una importante limitación: es muy complejo situar un gran y pesado telescopio fuera de nuestra atmósfera, lo que es una pena, porque cuanto mayor es el diámetro del espejo de un telescopio, más sensibilidad y mejor resolución obtenemos en sus imágenes.

La astronomía “nocturna” está acostumbrada a telescopios de cerca de una decena de metros de apertura, pero los telescopios solares construidos en la última década apenas superan un metro de diámetro. Un telescopio solar de varios metros de diámetro supondría un tremendo salto cualitativo dentro de la física solar, ya que ofrecería la resolución óptima para discernir cómo es el campo magnético solar a pequeña escala, algo inalcanzable con los telescopios operativos actualmente tanto en tierra como en el espacio. Es en esta pequeña escala (de apenas unos pocos kilómetros sobre la superficie solar) donde la interacción del campo magnético con el plasma solar genera los procesos clave que sirven de semilla a las grandes y energéticas explosiones y en general a todos los fenómenos solares de gran escala que determinan su influencia sobre el resto del sistema solar. De alguna manera, un telescopio solar de varios metros nos permitiría escudriñar el Sol como si lo observáramos bajo la lente de un microscopio.

Pero construir un telescopio solar esta envergadura supone un reto científico y tecnológico fabuloso. Solo gestionar la enorme cantidad de calor que acumularía al concentrar la energía solar sobre sus instrumentos implica el desarrollo de toda una nueva tecnología. Lo mismo ocurre con el diseño y construcción de sistemas ópticos activos capaces de adaptarse a la turbulencia en tiempo real con el objeto de lograr imágenes del Sol tan nítidas como las que obtendríamos de no haber atmósfera entre él y nosotros.

Son solo algunos ejemplos de la innovación tecnológica que va a suponer Telescopio Solar Europeo (EST), un telescopio solar de cuatro metros de apertura – el mayor en suelo europeo – que se emplazará en las Islas Canarias y el que actualmente trabaja un consorcio liderado por España y formado por veintiséis instituciones de dieciocho países europeos.

EST y Solar Orbiter supondrán un antes y después en la física solar en general y en nuestra comprensión del campo magnético del Sol en particular. Algo que tal vez ya imagino la mente inquieta de Hale cuando aquel 1908 determinó sin lugar a dudas que nuestra estrella era un gigantesco imán en el cielo. Más de cien años después, ya sea desde el espacio o desde Tierra, seguimos atrapados por su magnetismo solar. 

Para saber más:

https://www.iaa.csic.es/noticias/el-instrumento-sophi-bordo-mision-solar-orbiter-obtiene-el-primer-mapa-magnetico-autonomo

http://www.est-east.eu/communication

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Publicado el
3 de septiembre de 2020 - 22:04 h

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