La extensa flota de naves espaciales de la NASA permite a los científicos estudiar el Sol muy de cerca: una de las naves espaciales de la agencia está incluso en camino de volar a través de la atmósfera exterior del Sol. Pero a veces dar un paso atrás puede proporcionar una nueva perspectiva.
En un nuevo estudio, los científicos observaron las manchas solares (manchas oscuras en el Sol causadas por su campo magnético) a baja resolución como si estuvieran a billones de millas de distancia. El resultado fue una vista simulada de estrellas distantes, que puede ayudarnos a comprender la actividad estelar y las condiciones de vida en planetas que orbitan otras estrellas.
“Queríamos saber cómo se vería una región de manchas solares si no pudiéramos resolverla en una imagen”, dijo Shin Toriumi, autor principal del nuevo estudio y científico del Instituto de Ciencia Espacial y Astronáutica de JAXA. «Entonces, usamos los datos solares como si vinieran de una estrella distante para tener una mejor conexión entre la física solar y la física estelar».
Las manchas solares son a menudo precursoras de las erupciones solares (estallidos intensos de energía de la superficie del Sol), por lo que monitorear las manchas solares es importante para comprender por qué y cómo ocurren las erupciones. Además, comprender la frecuencia de las llamaradas en otras estrellas es una de las claves para comprender sus posibilidades de albergar vida. Tener algunas erupciones puede ayudar a construir moléculas complejas como ARN y ADN a partir de bloques de construcción más simples. Pero demasiadas llamaradas fuertes pueden destruir atmósferas enteras, haciendo que un planeta sea inhabitable.
Para ver cómo se vería una mancha solar y su efecto en la atmósfera solar en una estrella distante, los científicos comenzaron con datos de alta resolución del Sol del Observatorio de Dinámica Solar de la NASA, SDO, y la misión Hinode de la Agencia Espacial Japonesa, JAXA y la NASA. Al sumar toda la luz en cada imagen, los científicos convirtieron las imágenes de alta resolución en puntos de datos únicos. Uniendo los puntos de datos subsiguientes, los científicos crearon gráficos de cómo cambiaba la luz cuando la mancha solar pasaba por la cara giratoria del Sol. Estas gráficas, que los científicos llaman curvas de luz, mostraron cómo se vería una mancha solar pasajera en el Sol si estuviera a muchos años luz de distancia.
“El Sol es nuestra estrella más cercana. Usando satélites de observación solar, podemos resolver firmas en la superficie de 160 kilómetros de ancho ”, dijo Vladimir Airapetian, coautor del nuevo estudio y astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «En otras estrellas, es posible que solo obtengamos un píxel que muestre toda la superficie, por lo que queríamos crear una plantilla para decodificar la actividad en otras estrellas».
El nuevo estudio, publicado en Astrophysical Journal, analizó casos simples en los que solo hay un grupo de manchas solares visibles en toda la faz del Sol. A pesar de que las misiones de la NASA y la JAXA han recopilado continuamente observaciones del Sol durante más de una década, estos casos son bastante raros. Por lo general, hay varias manchas solares, como durante el máximo solar, hacia el que nos estamos moviendo ahora, o ninguna en absoluto. En todos los años de datos, los científicos solo encontraron un puñado de casos de un solo grupo aislado de manchas solares.
Al estudiar estos eventos, los científicos encontraron que las curvas de luz diferían cuando medían diferentes longitudes de onda. En luz visible, cuando una mancha solar singular aparece en el centro del Sol, el Sol es más tenue. Sin embargo, cuando el grupo de manchas solares está cerca del borde del Sol, en realidad es más brillante debido a las fáculas (características magnéticas brillantes alrededor de las manchas solares) porque, cerca del borde, las paredes calientes de sus campos magnéticos casi verticales se vuelven cada vez más visibles.
Los científicos también observaron las curvas de luz en rayos X y luz ultravioleta, que muestran la atmósfera por encima de las manchas solares. A medida que las atmósferas por encima de las manchas solares se calientan magnéticamente, los científicos descubrieron que se iluminaba allí en algunas longitudes de onda. Sin embargo, los científicos también descubrieron inesperadamente que el calentamiento también podría causar una atenuación en la luz proveniente de la atmósfera a menor temperatura. Estos hallazgos pueden proporcionar una herramienta para diagnosticar los entornos de manchas en las estrellas.
«Hasta ahora hemos hecho los mejores escenarios, donde solo hay una mancha solar visible», dijo Toriumi. «A continuación, planeamos hacer algunos modelos numéricos para comprender qué sucede si tenemos varias manchas solares».
Al estudiar la actividad estelar en estrellas jóvenes en particular, los científicos pueden obtener una idea de cómo pudo haber sido de joven nuestro Sol. Esto ayudará a los científicos a comprender cómo el Sol joven, que en general era más tenue pero activo, afectó a Venus, la Tierra y Marte en sus primeros días. También podría ayudar a explicar por qué la vida en la Tierra comenzó hace cuatro mil millones de años, lo que algunos científicos especulan está relacionado con la intensa actividad solar.
El estudio de las estrellas jóvenes también puede contribuir a que los científicos comprendan qué desencadena las superbrillantes, aquellas que son de 10 a 1000 veces más fuertes que las más grandes vistas en el Sol en las últimas décadas. Las estrellas jóvenes suelen ser más activas y las superbrillantes ocurren casi a diario. Mientras que en nuestro Sol con más años de vida, solo pueden ocurrir una vez cada mil años aproximadamente.
Detectar soles jóvenes que son propicios para sustentar planetas habitables ayuda a los científicos que se centran en la astrobiología, el estudio de la evolución del origen y la distribución de la vida en el universo. Varios telescopios de próxima generación en producción, que podrán observar otras estrellas en longitudes de onda de rayos X y ultravioleta, podrían usar los nuevos resultados para decodificar observaciones de estrellas distantes. A su vez, esto ayudará a identificar aquellas estrellas con niveles apropiados de actividad estelar para la vida, y eso luego puede ser seguido por observaciones de otras próximas misiones de alta resolución, como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA.
