La música del Sol

Annia Domènech / 11-05-2007

Cuando late, el Sol cuenta historias que estamos aprendiendo a escuchar.

Al ser perturbado, cualquier objeto del Universo vibra para intentar recuperar su estado inicial. Al dar a la pelota con un bate, éste no permanece rígido, sino que vibra, como se apreciaría con una cámara de gran velocidad. Lo mismo le ocurre a un tambor cuando es golpeado: suena porque vibra. La música no es más que el intento por parte de los instrumentos de recuperar su pasado inmediato. Estudiando cómo vibran los cuerpos, se pueden inferir algunas de sus propiedades. Un violín grande no produce el mismo sonido que uno pequeño, ni una campana de bronce que una de cobre.

Hay grandes razones por las que el Sol merece ser observado desde el punto de vista de la obtención de conocimiento, dejando de lado su importancia para que exista la vida. Todas ellas están relacionadas con su cercanía, que lo convierte en un objeto de estudio perfecto para desarrollar las teorías de evolución estelar; en un laboratorio donde experimentar la física atómica a alta temperatura, energía y densidad de modo prolongado; y en un ejemplo de cómo se relaciona una estrella con sus planetas.

El análisis de la radiación solar únicamente da información de las capas más superficiales. Elucidar qué ocurre en el interior de esa enorme bola de plasma no es tarea fácil. Para conseguirlo, la ciencia recurre a dos estrategias distintas. La primera consiste en escuchar sus oscilaciones (la expresión es metafórica, pues no se oye ningún sonido). Al Sol le ocurre algo similar que a un tambor o a un violín. La convección solar, es decir, el burbujeo de su atmósfera (parecido al de una sopa hirviendo), lo saca de su estado inicial, y vibra para recuperar el equilibrio. La forma en que lo hace depende de su composición química, tamaño, densidad y temperatura. En caso de ser otra estrella, sonaría distinto.

Los astrofísicos saben de miles de estrellas que vibran, como campanas diferentes. Su estudio a través de estas vibraciones se llama heliosismología en el Sol y asterosismología en las demás. Son dos disciplinas equivalentes, lo único que las distancia es la cercanía a nuestra estrella, que permite que la veamos como una esfera, con sensibilidad espacial, mientras que vemos las otras como meros puntos. Ello implica una gran diferencia en la información recibida, tanto en cantidad como en calidad.

El segundo método para estudiar el interior del Sol consiste en recoger algunas partículas originadas en las reacciones de fusión nuclear capaces de llegar a la Tierra prácticamente sin interactuar con nada: los neutrinos. Ellos cuentan cómo es el lugar de donde proceden. Sin embargo, las oscilaciones solares presentan la ventaja de permitir estudiarlo en su conjunto: desde la superficie hasta casi el núcleo. "Casi" porque las señales sísmicas en el núcleo son muy tenues respecto al llamado "ruido solar", provocado por procesos como la granulación. Una señal oscilatoria se distingue por tener un patrón constante a lo largo del tiempo, mientras que el ruido es algo que varía aleatoriamente. Para poder diferenciarlos, se requieren largas series de datos.

Con el fin de estudiar las vibraciones, o se mide cómo la luminosidad solar varía con el tiempo o se utiliza el efecto Doppler. La luminosidad solar varía porque la vibración de la estrella hincha y deshincha la atmósfera solar. Al hincharse, el Sol aumenta de tamaño y se vuelve menos luminoso. Al contraerse, es más pequeño y con mayor brillo.

Al acercarse a nosotros un objeto que se desplaza, se oye más agudo, y al alejarse, más grave. Se trata del efecto Doppler, cuyo ejemplo típico es el de un coche con sirena. Ocurre algo equivalente con el desplazamiento de ondas de luz al rojo o al azul. Cuando la atmósfera del Sol se expande, es como si se acercara a nosotros, por lo que se ve ligeramente más azul. Cuando se contrae, es como si se alejase, la vemos más roja. Son esas pequeñas diferencias de tonalidad en la luz por efecto Doppler las que dan información.

La observación de las oscilaciones solares puede hacerse desde tierra o en el espacio. En el primer caso, existe una fuente de ruido adicional que es la atmósfera terrestre. Hay otro problema añadido, y es que el Sol se observa, obviamente, sólo de día. Para conseguir información continua, que no se ponga nunca la estrella, le "persiguen" desde distintos observatorios, así que cuando en un lugar se hace de noche en el otro amanece. Pero no es sencillo mezclar series de datos procedentes de varios instrumentos.

Por todo esto, se recurre al uso de satélites situados fuera de la atmósfera terrestre, y lo suficientemente lejos del planeta de modo que para ellos siempre sea de día. El observatorio SOHO (Solar Heliospheric Observatory), resultado de la colaboración entre la NASA y la ESA, lleva once años estudiando el Sol desde el punto Lagrange L1 donde está posicionado. Fue puesto en órbita el 2 de diciembre de 1995. A bordo, el instrumento hispano-francés GOLF (Global Oscillations at Low Frequency) detecta modos de oscilación solares por efecto Doppler.

Hay dos tipos de modos de oscilación: los modos de presión y los gravitatorios. Los primeros, que viajan por toda la estrella, son viejos conocidos. Gracias a ellos se ha caracterizado sismológicamente un 80% de la misma partiendo de su superficie. Sin embargo, los modos g, que viajan principalmente por el núcleo, tenían una existencia sólo teórica, pese a haber sido buscados desde los comienzos de la heliosismología, en los años setenta del pasado siglo.

Han sido necesarias tres décadas para poder obtener la información que transportan los esquivos modos gravitatorios. Tal y como publicó la revista Science Express el pasado 3 de mayo, un equipo internacional de astrofísicos, entre los cuales se encuentran investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias, ha encontrado el patrón (la firma) de los modos g tras analizar once años de datos de GOLF. Los resultados obtenidos no son compatibles con que el núcleo solar gire tan rápidamente como los modelos teóricos predecían, aunque sí es cierto que es más veloz que el resto de la estrella. Ello podría suponer un gran avance en la física tanto solar como estelar: ¿cuál es el mecanismo que frena el interior del Sol? Habrá que continuar a la escucha.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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