Las ondas retrógadas de alta frecuencia recién descubiertas prometen revelar nuevos misterios del Sol

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Se han detectado nuevos vórtices giratorios en la superficie del sol. Moviéndose en la dirección opuesta a la rotación de nuestra estrella anfitriona, las ondas de alta frecuencia que provocan estas espirales viajan más rápido de lo que teóricamente es posible. ¿Qué significa para nuestra comprensión de la dinámica solar?

Un descubrimiento no deseado

Todo comenzó como un intento de encontrar datos para explicar el desconcertante fenómeno solar llamado «el enigma convectivo». En términos simples, se refiere al movimiento de energía hacia afuera desde el núcleo del sol hacia su superficie, lo que provoca que el fluido se arremoline en remolinos y espirales llamados flujos convectivos, y la incapacidad de la ciencia para observar los flujos convectivos, también llamados células convectivas, cuyas dimensiones coinciden con los predichos por los modelos matemáticos de los investigadores.

“Por lo tanto, estábamos buscando en los datos las firmas de estas células y fue entonces cuando descubrimos las ondas HFR”, dijo Chris Hanson, físico e investigador asociado de NYU Abu Dhabi que dirigió el estudio, en un correo electrónico a Vice.

Las novedosas ondas retrógradas de alta frecuencia (HFR) -denominadas así por su movimiento en sentido contrario- fueron detectadas por primera vez por el equipo de Hanson tras buscar en 24 años de observaciones terrestres captadas por el Grupo de la Red de Oscilación Global (GONG) y 10 años de observaciones espaciales captadas por el Heliosismic and Magnetic Imager (HMI). Las ondas HFR se manifiestan en forma de remolinos de rápido movimiento en la superficie del sol y viajan tres veces más rápido que la velocidad de otros tipos de ondas detectadas en la estrella.

Una ilustración de la estructura del Sol y una estrella gigante roja, mostrando sus zonas convectivas. Estas son las zonas granulares en las capas exteriores de las estrellas. (Imagen: ESO a través de Wikimedia Creative Commons)

Una pieza de rompecabezas esencial 

Dado que es imposible emplear técnicas de observación directa en el estudio de las estrellas, la heliosismología, un nicho de la astronomía que estudia el Sol a través de sus oscilaciones, se basa en las firmas superficiales de varias ondas en el cuerpo solar para comprender lo que sucede en el interior.

La heliosismología clásica generalmente emplea ondas acústicas para este propósito, y aunque tales ondas han permitido a los astrónomos crear imágenes de la estructura y rotación interna del Sol, no logran ilustrar los efectos de factores solares como sus campos magnéticos internos, gravedad, viscosidad turbulenta, gradientes de compresibilidad y entropía en su zona de convección profunda; ya que estas ondas son insensibles a estos parámetros.  

Aquí es donde las ondas HFR pueden cerrar la brecha. Los científicos plantean la hipótesis de que estas ondas de vorticidad son excitadas por las fuerzas de Coriolis, una fuerza aparente causada por la rotación del Sol, y son modificadas por los parámetros de la dinámica solar a los que sus contrapartes acústicas son indiferentes, lo que las convierte en fuentes valiosas de conocimientos sin precedentes sobre el funcionamiento interno de nuestra estrella.

Las fuerzas de Coriolis y las fuerzas de gradiente de presión crearon un sistema de baja presión sobre Islandia. (Imagen: NASA/GSFC, Equipo de Respuesta Rápida MODIS, Jacques Descloitres vía Wikimedia Commons)

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El desarrollo potencial de la nueva física

A medida que los investigadores intentan comprender dónde encajan las ondas HFR en la dinámica solar, parece innegable que estudiarlas puede ayudarnos a comprender el interior del Sol, así como también cómo afecta a la Tierra y a otros planetas del sistema solar.

«Evidentemente, hay ingredientes que faltan, o que están mal restringidos, en los modelos estándar del Sol, y determinar el mecanismo responsable de los modos HFR profundizará nuestra comprensión de los interiores del Sol y de las estrellas», dijo Hanson, que se refiere a los posibles nuevos conocimientos como «física novedosa».

«La novedad de este hallazgo es que estas ondas distintas viajan mucho más rápido de lo que la hidrodinámica por sí sola puede explicar, lo que sugiere que se puede obtener una visión profunda de la dinámica solar», dijeron Hanson y su equipo, que actualmente están trabajando para ilustrar el comportamiento. de las ondas inerciales solares a través de modelos matemáticos. 

Hace unos 80 años, el meteorólogo Carl-Gustaf Rossby descubrió olas igualmente fascinantes en nuestro planeta. Las llamadas “ondas de Rossby”, en consecuencia, se encontraron en océanos por encima de las latitudes tropicales, exhibiendo velocidades hasta cuatro veces mayores de lo esperado teóricamente.

Las ondas de Rossby también se han observado en las atmósferas como enormes remolinos en los vientos de gran altitud que ejercen una influencia significativa en el clima. 

Aunque los modos retrógrados de alta frecuencia y la formación de estas ondas siguen siendo difíciles de explicar, el fascinante misterio se ha convertido en una fuente de inspiración para que los científicos desentrañen la física en juego. Al desafiar las concepciones científicas actuales y realizar nuevas investigaciones con una mente abierta, la comprensión del interior de nuestro Sol pronto puede convertirse en una realidad. 

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