Durante mi último año universitario comencé a interesarme en el Sol como objeto astrofísico. Fue gracias a una simple pero muy intrigante gráfica que mostraba el perfil de la temperatura del plasma solar a través de su atmósfera –las capas más externas del Sol que podemos observar directamente, a diferencia del interior solar–. Debo confesar que, antes de esto, solía percibir al Sol como esa estrella bastante común en el universo –de mediana edad, tamaño y masa– que resultó por casualidad ser la más cercana a nosotros y que solo ahí radicaba su relevancia. Pero vaya, nada especial, y no tenía mucho interés hacia él desde el punto de vista físico (aunque, claro, sin dejar nunca de estarle muy agradecida por estar ahí, por calentarnos todas las mañanas y por permitirnos vivir en la Tierra muy cómodamente).
El Sol es de hecho el objeto astrofísico de mayor importancia para la humanidad. Ha sido venerado a lo largo de la historia por muchas civilizaciones, innumerables poemas han sido escritos para rendir un merecido tributo a nuestro astro rey e incluso fue percibido como una divinidad durante mucho tiempo; por razones obvias, pues es a fin de cuentas nuestra principal fuente de energía y el responsable de que exista vida en la Tierra.
Para los físicos y astrofísicos, estudiar el Sol es fundamental porque, dada su cercanía, es la única estrella que podemos observar detalladamente con la ayuda de instrumentación muy avanzada, y también la única estrella a la que podemos enviar sondas espaciales para medir sus propiedades físicas in situ. Es un laboratorio natural único para el estudio de plasmas magnetizados, ya que sus condiciones físicas son inalcanzables aquí en la Tierra, por lo que nos sirve de base para entender cómo funcionan otras estrellas en el universo.
La gráfica de la que les hablaba muestra la variación de la temperatura desde la superficie solar, a través de su atmósfera y hasta la corona solar: la capa menos densa y más externa de la atmósfera solar. Al principio la temperatura decrece como se espera, como cuando nos alejamos de una fogata o de cualquier otra fuente de calor y esperamos sentir más frío a medida que aumenta la distancia. Pero he aquí el gran misterio, la maravillosa e inquietante sorpresa: la temperatura en la atmósfera solar sube conforme más te alejas de su superficie. Y no solo sube, sino que ¡lo hace drásticamente hasta alcanzar más de un millón de grados! ¿A qué se debe esto? ¿Cuál es la principal fuente energética de este calentamiento? Resulta que, durante más de medio siglo, los físicos solares han intentado explicar qué provoca que la temperatura en la corona solar sea hasta doscientas veces más alta que en su superficie, y este se ha convertido en uno de los problemas sin resolver más enigmáticos de la física moderna. Lo que sí sabemos ahora es que el campo magnético del Sol juega un papel fundamental en el calentamiento coronal, ya que involucra procesos a través de los cuales se liberan cantidades exorbitantes de energía magnética y que finalmente contribuyen al calentamiento del plasma coronal. Estos procesos resultan de la actividad magnética del Sol y entenderlos es de gran importancia porque impactan directamente la vida en la Tierra a través del viento solar y la radiación de altas energías. Además, comprenderlos es también relevante para entender cómo evolucionó la atmósfera terrestre –y finalmente la vida en ella–: se infiere que el Sol era mucho más activo en el pasado, lo que supone una atmósfera terrestre más hostil para la vida, por lo que este conocimiento también resulta ser esencial para predecir la habitabilidad en planetas que orbitan otras estrellas similares a nuestro Sol.
Y fue así como decidí estudiar más sobre el Sol y emprender esta odisea en la que me encuentro ahora. ¡Hoy en día el Sol y su campo magnético son mi Moby Dick!

 

Desarrollo tecnológico para comprender el Sol

El Sol es magnético, es cíclico, es explosivo y bastante dinámico. El Sol emite un viento que llena el espacio interplanetario y controla las condiciones del entorno terrestre. Estudiar al Sol es fascinante, y no solo eso, sino que estudiarlo en detalle y entender su fenomenología es también primordial para la prevención de riesgos tecnológicos, ya que eventos solares energéticos tales como las fulguraciones y eyecciones de masa coronal que alcanzan la Tierra podrían afectar de manera significativa a nuestros satélites de telecomunicaciones, el servicio de GPS, las redes eléctricas e internet; tecnología que nos es esencial hoy en día.
Muy oportunamente, y gracias a un gran salto tecnológico en la instrumentación solar, esta década será clave para el desarrollo de la física solar, ya que entrarán en funcionamiento distintos observatorios solares, tanto terrestres como espaciales, cada uno con características únicas pero complementarias entre sí. Por un lado, tendremos la nueva generación de telescopios solares terrestres de cuatro metros de diámetro, como el DKIST y el EST, que serán capaces de observar detalles nunca antes vistos sobre la superficie solar, alcanzando resoluciones espaciales del orden de treinta kilómetros. De esta forma, estos telescopios nos permitirán estudiar la estructura fina del campo magnético solar y la dinámica del plasma en su atmósfera con mucho más detalle, ayudándonos así a juntar las piezas del rompecabezas para entender mejor cómo funciona nuestra estrella.

Por otro lado, en el próximo verano tendremos el tercer vuelo del observatorio solar estratosférico Sunrise, con tres instrumentos novedosos a bordo (uno de los cuales, TuMag, ha sido diseñado y desarrollado por un consorcio español liderado por el grupo con el cual trabajo hoy en día, el grupo de física solar del Instituto de Astrofísica de Andalucía). Esta trascendental misión nos permitirá realizar observaciones de larga duración y acoplar los fenómenos que ocurren en las distintas capas de la atmósfera solar sobre las distintas estructuras magnéticas de mayor interés, tales como las manchas solares (las mayores concentraciones de campo magnético en el Sol y trazadoras clave de su actividad magnética).
Tenemos también al instrumento PHI, ya en órbita alrededor del Sol a bordo de Solar Orbiter, una misión que tiene como uno de sus objetivos primordiales medir por primera vez el campo magnético de los polos del Sol, regiones hasta ahora no exploradas debido a que no se pueden observar desde la Tierra.
Por último, pero no menos importante, también me gustaría mencionar la misión Parker Solar Probe, que desde el año 2018 nos proporciona continuamente mediciones in situ sobre las condiciones físicas del viento solar y del campo magnético interplanetario en la región interna de la heliosfera. Esta misión es de especial interés para mí y la he esperado con mucha emoción desde que comencé mi carrera. ¡Será la primera nave en “tocar” el Sol! Esta misión alcanzará distancias de unos cuantos radios solares, por lo que volará dentro de la corona externa. Esta asombrosa y compleja misión nos ayudará a entender cómo se origina y se acelera el viento solar y a entender mejor los procesos físicos involucrados en el calentamiento de la corona.
En definitiva, es una época excepcional para estudiar nuestro astro rey.