magnetosfera

En un sistema binario, la enana blanca, como una aspiradora, atrae gas de la estrella vecina. Si la enana tiene campo magnético, el gas no cae en cualquier lugar, sino que fluye hacia los polos, como limaduras de hierro hacia un imán. Allí se acumula formando un montón. Pero, ¿qué impide que ese montón se extienda?

Dos bailarines en un mismo escenario: uno tira de su pareja hacia un lado, el otro hacia el opuesto. En el cristal Cu2(OH)3Br, conocido como botallackita, los átomos de cobre se disponen en cadenas donde los espines (momentos magnéticos) de iones vecinos se alinean ya sea en paralelo, como en un ferromagneto, o en antiparalelo, como en un…

Una orquesta sin director puede sonar afinada si los músicos sienten el ritmo común. En el mundo de los sólidos, ese ritmo lo marcan los fonones: los cuantos de las vibraciones de la red cristalina. Cuando los átomos del sustrato comienzan a moverse en círculo, pueden transmitir su rotación a la capa magnética que tienen encima e invertir su magnetización.

El Sol respira, y esa respiración tiene un ritmo magnético. Cada 27 días, la superficie visible de la estrella completa una rotación, y con ella también lo hace su campo magnético, como una cinta invisible que envuelve al astro.

El telescopio espacial JWST apuntó su lente hacia el abrasador mundo rocoso 55 Cancri e y vio una densa envoltura gaseosa. En cambio, la más fría TRAPPIST-1 b, que orbita a una tenue enana roja, no mostró envoltura alguna: roca desnuda. El panorama resultó invertido: los planetas calientes retienen atmósfera, los fríos la pierden.

El armazón magnético del cristal EuMnSb2 recuerda a un andamiaje: los átomos de manganeso forman postes verticales rígidos, y los de europio, travesaños móviles. Hasta ahora no había consenso sobre el ángulo de inclinación de estos travesaños en reposo ni sobre cómo giran cuando el campo magnético presiona sobre el andamio.

En el Sol hay regiones tranquilas donde el campo magnético apenas se ve. Pero incluso allí, las ondas sonoras encuentran resquicios para ascender. Estos resquicios son tubos magnéticos que se expanden hacia arriba, como embudos. Dentro de ellos, el sonido viaja con mayor libertad.

Un vórtice en un material magnético es como un remolino, pero en lugar de agua, lo que gira son las direcciones de la magnetización. Un electrón que atraviesa ese vórtice no siente solo un campo magnético, sino una curvatura del espacio: su camino se dobla como si rodara por un embudo con cuello estrecho.

El viento solar es un flujo de partículas cargadas que se desprende constantemente de la superficie del Sol y llena todo el sistema solar. No se parece a una brisa uniforme: en su interior hay remolinos, ráfagas y zonas de calma. Los científicos llaman a esto turbulencia.

La corona solar vive una vida turbulenta. Los campos magnéticos aquí obedecen los movimientos de la densa superficie del Sol (la fotosfera), pero a veces ellos mismos reescriben el patrón magnético. Durante las erupciones, los bucles coronales —arcos de plasma— se retuercen y se reconectan.

27 días en el ecuador, 32 en los polos. Cinco días de diferencia — y al año el ecuador se adelanta casi una semana. Una esfera de gas de 1,4 millones de kilómetros de diámetro gira como una peonza de múltiples capas: cada capa se mueve a su propia velocidad.

En el interior de los planetas y estrellas, en los océanos rotantes de plasma, chocan flujos turbulentos, fuerzas de Coriolis y tensión magnética. La intriga principal es cómo la energía de este caos cristaliza en un armazón magnético estable, capaz de perdurar miles de millones de años.

El cosmos está atravesado por campos magnéticos. Los tienen las galaxias, las estrellas e incluso los vacíos casi vacíos (enormes regiones vacías entre cúmulos de galaxias). Normalmente se cree que los campos se amplifican a partir de campos 'semilla' débiles gracias a la turbulencia, como una dinamo.

El campo magnético de la Tierra es como un escudo invisible que nos protege de la radiación cósmica. Pero si observamos su patrón promedio a lo largo de mucho tiempo, notamos que este escudo no es perfectamente liso: tiene sus 'costuras' y 'parches'.

El Sol no es solo una fuente de luz, sino un laboratorio gigante donde nacen partículas fantasma. Cada segundo, miles de millones de neutrinos atraviesan tu cuerpo sin apenas notarlo. Pero dentro del Sol, estas partículas se comportan de otra manera: cambian de tipo sobre la marcha, como un actor que interpreta tres papeles en una misma obra.

Una mancha solar se enfría y sobre ella queda suspendido durante semanas un filamento oscuro: la protuberancia. En su interior, como un resorte comprimido, se esconde el campo magnético. Puede estar dispuesto en arcos regulares o retorcido en una cuerda apretada.

Una piedrecita del tamaño de una uva entra en la atmósfera casi en paralelo y cruza el cielo sin caer. Eso es exactamente lo que le ocurrió a un meteoroide de unos 45 gramos. Entró en la envoltura de aire del planeta con un ángulo tan rasante que recorrió 164 kilómetros a una altitud de 92 kilómetros, donde el aire ya es un millón de veces más tenue que en la superficie.

El campo magnético aumenta, pero la magnetización se queda congelada en su sitio. Como una balanza a la que añades peso y la aguja no se mueve hasta que se acumula lo suficiente para saltar a la siguiente marca. Así se comportan los cristales de tetraboruros de tierras raras, y los físicos llevaban décadas sin entender por qué.

La copa de un árbol enorme se mece con el viento, pero las raíces y el tronco quedan ocultos bajo tierra. En el Sol, el papel de esas raíces invisibles lo desempeñan los campos magnéticos. Emergen de las profundidades, atraviesan toda la atmósfera y controlan el movimiento del gas incandescente: el plasma.

El campo magnético de un planeta es como un escudo invisible: atrapa las partículas cargadas del viento solar y se estira detrás del planeta formando una larga cola, como una bufanda ondeante.

El viento solar —una corriente de partículas cargadas proveniente del Sol— choca contra el tenue gas que llena el espacio entre las estrellas. En la colisión nace un débil resplandor de rayos X. Para los astrónomos es como una neblina frente a los faros: les impide distinguir objetos lejanos.

Los campos magnéticos en la superficie del Sol se ven como manchas oscuras y fáculas brillantes. Pero nacen en lo profundo, donde las corrientes de gas incandescente funcionan como una gigantesca dinamo. La pregunta es si se puede predecir, a partir de las manchas en la superficie, lo que ocurrirá dentro de la estrella en unos años.

Dentro de la Tierra hay un núcleo sólido de hierro del tamaño de la Luna. Flota en metal líquido y se balancea ligeramente, como un hueso dentro de un melocotón si se agita la fruta. Estas oscilaciones se denominan modos de Slichter: el núcleo se desplaza a lo largo del eje del planeta o transversalmente. El movimiento es frenado por tres fuerzas a la vez.

En una gran nube de gas donde nacen las estrellas, las líneas de fuerza del campo magnético están alineadas aproximadamente en una misma dirección, como las fibras de un trozo de fieltro.

En el Sol a veces aparecen nubes gigantes de plasma que intentan escapar al espacio. Pero a menudo no lo logran: una jaula magnética invisible las retiene cerca de la superficie. Estas erupciones fallidas se denominan "confinadas". Los científicos han construido un modelo informático para entender cómo funciona exactamente esta jaula.

Un láser potente impacta en un diminuto blanco, que al instante se convierte en una nube de gas incandescente: plasma. En esa nube nacen espontáneamente campos magnéticos. Actúan como manos invisibles que impiden que el calor escape libremente del centro caliente.

El cristal de uranio-telurio, al enfriarse fuertemente, deja de oponer resistencia a la corriente. Antes de que eso ocurra, a una temperatura ligeramente más alta, su resistencia aún se puede medir, y esta revela la forma de los caminos invisibles por los que corren los electrones.

En la nube oscura G351, donde nuevas estrellas están a punto de emerger del gas y el polvo, el campo magnético se ha curvado como un reloj de arena. Esta forma es señal de que el campo no solo observa el nacimiento de estrellas, sino que participa activamente en él. Los científicos utilizaron el telescopio SOFIA, instalado en un avión, para observar el polvo de la nube.

La corona del Sol se parece a un diente de león despeinado: brillantes pétalos en forma de bucles retienen el gas caliente cerca de la superficie, y entre ellos se escapan al espacio largos chorros tenues. Estos chorros, la lámina de corriente heliosférica, se extienden a través de todo el sistema solar.

Los momentos magnéticos en un cristal se asemejan a las agujas de brújulas fijadas en los nodos de la red. En estado normal se alinean en un orden preciso, pero si una onda electromagnética golpea el cristal, las agujas comienzan a oscilar, como espigas de trigo bajo el viento. Estas oscilaciones se denominan magnones y transportan energía sin que los propios átomos se desplacen.

El campo magnético se parece a la sombra de un objeto: cambia con la forma de la fuente. Pero si se coloca una lente en el camino de la luz, se puede modificar la sombra. Así ocurre aquí: los autores han ideado una 'lente' para el campo magnético: un conjunto de materiales comunes con diferente permeabilidad magnética (capacidad de dejar pasar el campo).

Una tira de goma común rellena de pequeñas limaduras de hierro no solo se dobla en un campo magnético: se anuda en un nudo estable. Este efecto fue predicho y reproducido en experimentos por físicos que trabajaron con un elastómero magnetoactivo: una base de silicona con partículas de hierro carbonílico.

La estrella GJ 504, casi gemela de nuestro Sol en edad, muestra una rotación inusualmente rápida: completa una vuelta en solo 3,4 días terrestres, mientras emite activamente en rayos X. En comparación, las estrellas típicas de la misma edad que el Sol giran mucho más lentamente, como si hubieran perdido su energía juvenil.

El Sol emite constantemente un flujo de partículas cargadas: el viento solar. Entre ellas hay muchos electrones, y algunos vuelan de regreso hacia el Sol. Pero las observaciones muestran que regresan menos electrones de los que deberían. Antes se pensaba que la culpa era del campo eléctrico del Sol, que frena las partículas.

El viento solar y la radiación ultravioleta desprenden constantemente de la Tierra una fina capa de gases, como el viento que se lleva el vapor sobre una olla caliente. Este proceso es lento, lleva miles de millones de años.

El Sol no es una esfera tranquila, sino un caldero hirviente que vive según sus propios ritmos. Aproximadamente cada 11 años su actividad alcanza un pico: aparecen más manchas oscuras en la superficie y flujos de partículas cargadas salen disparados al espacio. Pero dentro de este gran ciclo se esconde uno más corto, de unos 1,7 años.

Una llamarada solar es como el estiramiento repentino de un resorte fuertemente enrollado. En la corona del Sol se acumula energía en un campo magnético curvado, y luego se libera bruscamente, acelerando partículas y calentando el plasma.

En una olla de sopa hirviendo, las burbujas pequeñas burbujean, pero gradualmente las corrientes grandes comienzan a dominar. Algo similar ocurre en el plasma cósmico, donde los campos magnéticos se comportan como hilos enredados.

En el fango del fondo de un estanque viven bacterias que llevan en su interior diminutas agujas magnéticas. Estas agujas son cadenas de cristales de magnetita y ayudan a las bacterias a nadar a lo largo del campo magnético terrestre, como la aguja de una brújula, en busca de mejores condiciones.

Una estrella joven está rodeada por un disco plano y giratorio de gas y polvo: es el andamiaje de los futuros planetas.