ondas del viento solar

Un columpio que se balancea en una colina con dientes se comporta de manera extraña: sin empujes, se queda atascado en el primer hueco, pero con golpes rítmicos puede subir, bajar o quedarse quieto. Eso es exactamente lo que vieron los físicos cuando colocaron una mota de polvo en una trampa con fondo en dientes de sierra y comenzaron a empujarla alternativamente con rayos láser.

Por un camino estrecho avanzan dos caravanas en direcciones opuestas. Una es ancha y lenta, lleva la carga de la densidad. La otra, una hilera de carretas ligeras con corriente, se desliza entre las primeras. Así, en la descarga del magnetrón coexisten dos estructuras que giran en sentidos contrarios: la aguja de densidad y los filamentos de corriente.

La corona solar es la atmósfera exterior del Sol, calentada a millones de grados. Cómo se calienta no está del todo claro. Uno de los candidatos son las ondas de torsión: retuercen las líneas de campo magnético como si estrujaras una goma elástica.

Noche en La Palma. El telescopio de 4,2 metros William Herschel apunta a Venus. En el foco, un polarímetro experimental llamado ExPo, diseñado para capturar la luz fantasma de exoplanetas.

Una olla de papilla hirviendo a fuego fuerte: las burbujas sacan los granos del fondo a la superficie. Un mecanismo similar funciona en una estrella de neutrones. Al acumular hidrógeno y helio de una estrella vecina, de vez en cuando produce una poderosa explosión nuclear: un destello de rayos X.

Un faro envía una señal a través de una tormenta de espejos propios: algo así es lo que hacen las ráfagas rápidas de radio cuando intentan abandonar los alrededores de un magnetar. Un magnetar es una estrella de neutrones con un campo magnético un cuatrillón de veces más intenso que el terrestre.

La paradoja del joven viento solar ha intrigado a los heliofísicos durante mucho tiempo. Las mediciones mostraron que cerca del astro los haces de protones no están borrosos, sino comprimidos, como si alguien les hubiera dado cuidadosamente la forma de una cabeza de martillo.

Una palmada comprime el aire y este se dispersa: el choque más simple. En el espacio, el papel de las palmas lo desempeñan las estrellas que explotan: sus ondas de choque comprimen bruscamente el gas y desencadenan una mezcla caótica: la turbulencia.

En diciembre de 2011, el cometa Lovejoy se lanzó audazmente a través de la ardiente corona del Sol. Inmediatamente después, una llamarada. Los científicos verificaron si el cometa pudo haberla provocado. La atmósfera del Sol está entretejida con tensos lazos magnéticos, como la cuerda tensa de un arco.

Una fina capa de aceite sobre la superficie del agua se rompe en gotas con el más mínimo empujón. Algo parecido ocurre en el viento de púlsar — el flujo de partículas que expulsa una estrella de neutrones de rápida rotación. En este flujo también hay capas de plasma que pueden descomponerse en grumos — islas magnéticas.

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.

Dos estrellas de neutrones se acercan en espiral para fusionarse en un instante. Su danza dura fracciones de segundo, pero justo antes del final, una de las estrellas se incrusta en la envoltura magnética de la otra, como un nadador que corta el agua y levanta olas. En ese momento nace un complejo sistema de corrientes que se llevan la energía.

El viento solar no es un flujo uniforme, sino más bien racheado. En su interior, los protones y los núcleos de helio no viajan a una única velocidad, sino con una dispersión, como gotas en el chorro de una manguera.

El espacio interestelar no está vacío: está lleno de gas enrarecido que en algunos lugares es cálido y en otros frío. Los límites entre estas regiones se asemejan a las paredes entre burbujas de jabón.

Una onda de choque en la corona solar es como la onda de presión de un avión supersónico, solo que en lugar de aire hay plasma ardiente y en lugar de sonido hay un salto en la densidad y el campo magnético. El 10 de marzo de 2024, una onda así recorrió la parte occidental del disco solar.

Las ondas de radio, al atravesar la corona solar —la capa exterior del Sol— se distorsionan igual que tiembla el aire sobre el asfalto ardiente. Este espejismo lo provocan los flujos turbulentos de partículas cargadas: el viento solar.

Sobre la superficie del Sol cuelgan largas cintas de gas brillante: los streamers. Se asemejan a arpas gigantes tensadas en la corona. Cuando una onda recorre una de estas cintas, esta tiembla y se curva, como una cuerda después de un pellizco.

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.

Alrededor de algunas estrellas binarias cercanas, donde una enana blanca arranca materia a su compañera, los astrónomos veían un arco luminoso. Lo consideraban una onda de choque: el lugar donde el rápido viento estelar choca contra el gas interestelar. Pero nuevas observaciones muestran que el arco no es uno solo.

El púlsar de rayos X Centaurus X-3 es una estrella de neutrones que gira rápidamente y emite pulsos de luz de rayos X, como un faro. Los científicos apuntaron hacia él tres telescopios espaciales y estudiaron la polarización de la radiación, es decir, cómo oscila el campo eléctrico de la onda de luz.

El radiotelescopio capta una señal de la Nebulosa del Cangrejo, y en la pantalla, en lugar de una línea uniforme, aparecen bandas claras y oscuras, como en la piel de una cebra. Es la emisión del púlsar, una estrella de neutrones que gira rápidamente y que quedó tras la explosión de una supernova.

10 de octubre de 2024. El Sol lanzó hacia la Tierra una nube de plasma magnetizado, y cuatro naves espaciales situadas en un mismo punto entre el Sol y la Tierra registraron a la vez cómo bullía esa nube. La distancia entre las sondas extremas es de solo 80 radios terrestres, unos 500 000 kilómetros.

El Sol a veces lanza al espacio nubes enteras de partículas cargadas. Por lo general, las más rápidas —las de mayor energía— llegan primero a la sonda, como velocistas en una carrera de larga distancia.

Las naves espaciales Parker Solar Probe y Solar Orbiter vuelan cerca del Sol y miden el viento solar: la corriente de partículas cargadas que sopla constantemente desde nuestra estrella. En ese viento se encuentran quiebres bruscos del campo magnético, con forma de letra Z.

En la corriente de partículas cargadas que sopla continuamente desde el Sol, a veces se producen ráfagas de radio: señales cortas y potentes en una frecuencia que se puede captar con un receptor de radio común. Hasta ahora no estaba claro cómo se generan exactamente estas señales en esa corriente.

Un eclipse solar total son esos raros minutos en que la Luna tapa el brillante disco del Sol y deja ver su atmósfera exterior: la corona. En luz blanca, la corona se extiende decenas de radios solares, y en las fotos se aprecian estructuras finas: anillos de vórtice, ondas parecidas a las que hace el viento en el agua, y enormes eyecciones de plasma.

En el interior de los planetas gigantes, como Júpiter y Saturno, el calor no siempre asciende libremente. Los elementos pesados, más abundantes en unas capas que en otras, impiden que el fluido caliente suba. Se produce entonces una semiconvección: una mezcla en la que el calor y la composición se propagan a distinta velocidad.

El gas incandescente que fluye desde el Sol no es una corriente uniforme, sino más bien una sopa de partículas cargadas. En esta sopa, las ondas hierven de vez en cuando: los campos eléctricos destellan y se apagan, como las ondas en el agua al lanzar una piedra. Una de estas ondas es la onda acústica ión-ión.

En el gas ardiente de partículas cargadas —el plasma— los campos eléctricos caóticos funcionan como un colador. La partícula lenta se rodea de una nube de cargas opuestas que atenúa el campo externo. La rápida se desprende de esa coraza y recibe un impulso.

El viento solar no es un arroyo tranquilo, sino una sopa burbujeante de partículas cargadas. La sonda Parker, al sumergirse cerca del Sol, captó dos tipos de ondas que actúan como batidoras. Las ondas levógiras, como un batidor de varillas en manos de un chef, agitan la materia cuando la temperatura a lo largo y a lo ancho del movimiento difiere.

La corteza de un magnetar se agrieta en milisegundos. Un desplazamiento profundo genera ondas sísmicas que recorren la superficie y sacuden el campo magnético.