'Sunrise': un amanecer de descubrimientos

Cuando hace ya m¨¢s de ocho a?os comenzamos a perge?ar lo que ser¨ªa el magnet¨®grafo solar IMaX (siglas del nombre ingl¨¦s Imaging Magnetograph eXperiment), todo era anhelo, ilusi¨®n, emoci¨®n y ambiciones. Un equipo de cient¨ªficos e ingenieros de cinco instituciones espa?olas (el Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias, el Instituto de Astrof¨ªsica de Andaluc¨ªa, el Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial, la Universidad de Valencia y la Universidad Polit¨¦cnica de Madrid) comenz¨¢bamos una larga andadura en com¨²n. Hace poco m¨¢s de un a?o, cuando la misi¨®n Sunrise (amanecer en ingl¨¦s) estaba a punto de lanzarse desde la Estaci¨®n Espacial de Kiruna, en Suecia, la excitaci¨®n y los nervios eran la nota predominante hasta que, por fin, tras un exitoso vuelo de algo m¨¢s de cinco d¨ªas circunvolando el polo Norte, la barquilla de nuestro globo estratosf¨¦rico aterriz¨® a salvo en la isla de Somerset, al norte del Canad¨¢, y esos sentimientos trocaron en alegr¨ªa y satisfacci¨®n. Pero la complacencia solo dur¨® apenas unos instantes. Al d¨ªa siguiente ya pens¨¢bamos en la tarea que nos quedaba por delante: reducir y analizar los datos para extraer una ciencia que se antojaba novedosa.

Los primeros resultados

Tras algo m¨¢s de un a?o de duro trabajo del grupo internacional, que ha incluido a los colegas alemanes y norteamericanos con quienes realiz¨¢bamos la misi¨®n, los an¨¢lisis han dado su primer fruto en la forma de 12 cartas a la revista The Astrophysical Journal que aparecer¨¢n en el n¨²mero 723 de 10 de noviembre , aunque ya se pueden consultar. En ellos se rese?an y discuten hallazgos y descubrimientos que han surgido del estudio de tan solo dos periodos de observaci¨®n de media hora cada uno.

Aunque resulte dif¨ªcil resumir y entresacar lo m¨¢s importante, nosotros destacamos a continuaci¨®n lo que nos parece m¨¢s relevante de todo lo publicado. El resultado que m¨¢s impacto est¨¢ teniendo en la comunidad es el descubrimiento de chorros magn¨¦ticos supers¨®nicos que aparecen asociados a la emergencia de flujo magn¨¦tico a trav¨¦s de la superficie solar. Las l¨ªneas de campo magn¨¦tico emergentes encuentran otras preexistentes y se produce el fen¨®meno de la reconexi¨®n que conlleva la liberaci¨®n de considerables cantidades de energ¨ªa.

Este descubrimiento ha sido particularmente gratificante puesto que, tras detectar el fen¨®meno con IMaX/Sunrise, hemos comprobado que tambi¨¦n es observable con instrumentos de menor resoluci¨®n espacial, como el espectropolar¨ªmetro a bordo del sat¨¦lite Hinode. Si bien los rasgos caracter¨ªsticos del proceso ya estaban en los datos de Hinode, s¨®lo con la evoluci¨®n temporal caracterizado por IMaX/ Sunrise ha sido posible entender el mecanismo subyacente. Hemos hallado el doble de energ¨ªa ac¨²stica que otros trabajos previos con menor resoluci¨®n espacial (con IMaX hemos logrado una resoluci¨®n de unos 100 kil¨®metros sobre la superficie del Sol). Esta energ¨ªa es generada por movimientos convectivos subfotosf¨¦ricos y nuestras medidas se acercan a los valores necesarios para dar cuenta del calentamiento cromosf¨¦rico, uno de los problemas m¨¢s candentes de la F¨ªsica Solar. Adem¨¢s, hemos encontrado un significativo aumento de la energ¨ªa en procesos de ruptura de gr¨¢nulos para formar nuevas l¨ªneas intergranulares.

Hemos podido observar directamente en mapas de campo magn¨¦tico los v¨®rtices que han sido recientemente descubiertos en el Sol en calma. Son el doble de veces m¨¢s abundantes que los hasta ahora conocidos. Algunos apenas duran 10 minutos, pero otros, recurrentes, perduran a lo largo de toda la serie de observaci¨®n. Adem¨¢s, por comparaci¨®n con simulaciones magnetohidrodin¨¢micas, se han descubierto torbellinos horizontales que avanzan a trav¨¦s de las celdas granulares.

El Sol en calma se ha empezado recientemente a saber bastante poblado de estructuras con un campo magn¨¦tico d¨¦bil y muy horizontal. La sobreabundancia de estas estructuras que ha detectado IMaX/Sunrise era esperable en cierto modo con el aumento de resoluci¨®n espacial que conllevaba, aunque el valor en s¨ª es ciertamente espectacular: hemos comprobado que el ritmo de aparici¨®n de estos campos horizontales es de entre un orden de magnitud y dos mayor que el conocido hasta el momento. Pero lo que sin duda ha sido un descubrimiento singular de nuestro instrumento ha sido el indudable car¨¢cter din¨¢mico de estas estructuras que aparecen y desaparecen preferentemente en la frontera de celdas convectivas granulares.

IMaX nos ha ayudado tambi¨¦n a identificar por primera vez la estrecha l¨ªnea que delimita el cambio de direcci¨®n de los flujos convectivos granulares. Tal franja es visible en mapas de la anchura de las l¨ªnea espectral como consecuencia del reducido valor que all¨ª muestran la velocidad del material as¨ª como sus gradientes con la profundidad. Durante los ¨²ltimos 30 a?os, los tubos de flujo magn¨¦tico a peque?a escala han sido un poco los ladrillos elementales del magnetismo solar. Hasta ahora solo ten¨ªamos pruebas indirectas de su existencia porque su tama?o era inalcanzable por los telescopios. IMaX/Sunrise ha observado un buen n¨²mero de estos tubos de flujo de forma directa, esto es, sin necesidad de imponer antiguas hip¨®tesis ad hoc.

Por ¨²ltimo, tras extrapolar las l¨ªneas de campo magn¨¦tico a la cromosfera y la corona, hemos comprendido que el 90% de los bucles que se forman poseen un pie con un campo relativamente intenso mientras que el otro reside en el interior de la red fotosf¨¦rica y presenta un campo m¨¢s d¨¦bil.

De estas 12 cartas, una es una introducci¨®n a la misi¨®n y presenta un resumen de las otras, otra se ha basado exclusivamente en datos del instrumento alem¨¢n SUFI (una c¨¢mara de imagen ultravioleta), una tercera analiza datos conjuntos de SUFI e IMaX, y las nueve restantes se basan exclusivamente en datos de IMaX. Podemos decir, orgullosos, que ha sido un ¨¦xito del equipo espa?ol. Los autores de este art¨ªculo pertenecen al baby boom de la astrof¨ªsica espa?ola, la cual creci¨® espectacularmente gracias al uso de las tecnolog¨ªas prestadas de otros pa¨ªses. Estamos contentos tambi¨¦n de ser part¨ªcipes de una nueva generaci¨®n que pretende hacer nueva y buena ciencia con desarrollos tecnol¨®gicos propios y exportables, que son utilizados por la comunidad internacional.

Jose Carlos del Toro Iniesta es investigador del Instituto de Astrof¨ªsica de Andaluc¨ªa (CSIC) y Valent¨ªn Mart¨ªnez Pillet del Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

Torbellino en el Sol