Es probable que existan vórtices polares giratorios en el Sol

Al igual que la Tierra, es probable que el Sol tenga vórtices polares giratorios, según una nueva investigación dirigida por el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR) de EEUU.

Pero a diferencia de lo que ocurre en la Tierra, la formación y evolución de estos vórtices están impulsadas por campos magnéticos. Los hallazgos, publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), tienen implicaciones para nuestra comprensión básica del magnetismo del Sol y del ciclo solar, lo que a su vez podría mejorar nuestra capacidad para predecir el clima espacial disruptivo.

La nueva investigación también pinta un panorama de lo que podríamos esperar ver en los polos solares durante futuras misiones al Sol y proporciona información que podría ser útil para planificar el momento de dichas misiones. "Nadie puede decir con certeza qué está sucediendo en los polos solares", comenta en un comunicado Mausumi Dikpati, científico principal del NSF NCAR, quien dirigió el nuevo estudio. "Pero esta nueva investigación nos brinda una perspectiva intrigante de lo que podríamos esperar encontrar cuando podamos, por primera vez, observar los polos solares".

La probable presencia de algún tipo de vórtices polares en el Sol no es una sorpresa. Estas formaciones giratorias se desarrollan en fluidos que rodean un cuerpo en rotación debido a la fuerza de Coriolis, y se han observado en la mayoría de los planetas de nuestro sistema solar. En la Tierra, un vórtice gira en lo alto de la atmósfera alrededor de los polos norte y sur. Cuando esos vórtices son estables, mantienen el aire gélido atrapado en los polos, pero cuando se debilitan y se vuelven inestables, permiten que ese aire frío se filtre hacia el ecuador, causando brotes de aire frío en las latitudes medias.

La misión Juno de la NASA ha proporcionado imágenes impresionantes de los vórtices polares de Júpiter, que muestran ocho remolinos muy juntos alrededor del polo norte del gigante gaseoso y cinco alrededor del sur. Los vórtices polares de Saturno, vistos por la sonda Cassini de la NASA, tienen forma hexagonal en el polo norte y más circular en el sur. Estas diferencias ofrecen a los científicos pistas sobre la composición y la dinámica de la atmósfera de cada planeta.

También se han observado vórtices polares en Marte, Venus, Urano, Neptuno y Titán, la luna de Saturno, por lo que, en cierto modo, el hecho de que el Sol (también un cuerpo giratorio rodeado de un fluido) tenga esas características puede resultar obvio. Pero el Sol también es fundamentalmente diferente de los planetas y lunas que poseen atmósferas: el "fluido" de plasma que rodea al Sol es magnético.

Cómo ese magnetismo podría influir en la formación y evolución de los vórtices polares solares -o si se forman o no- es un misterio porque la humanidad nunca ha enviado una misión al espacio que pueda observar los polos del Sol. De hecho, nuestras observaciones del Sol se limitan a vistas de la cara del Sol tal como apunta hacia la Tierra y solo ofrecen pistas sobre lo que podría estar sucediendo en los polos.

Como nunca se habían observado los polos del Sol, el equipo científico se basó en modelos informáticos para completar los espacios en blanco sobre cómo podrían ser los vórtices polares solares. Lo que descubrieron es que es probable que el Sol tenga un patrón único de vórtices polares que evoluciona a medida que se desarrolla el ciclo solar y depende de la fuerza de cada ciclo en particular.

En las simulaciones, se forma un estrecho anillo de vórtices polares en torno a los 55 grados de latitud (el equivalente al círculo polar ártico de la Tierra) al mismo tiempo que comienza un fenómeno llamado "carrera hacia los polos". En el máximo de cada ciclo solar, el campo magnético en los polos del Sol desaparece y es reemplazado por un campo magnético de polaridad opuesta. Este cambio de dirección es precedido por una "carrera hacia los polos" cuando el campo de polaridad opuesta comienza a viajar desde unos 55 grados de latitud hacia los polos.

Después de formarse, los vórtices se dirigen hacia los polos formando un anillo cada vez más estrecho, desprendiéndose de ellos a medida que el círculo se cierra, hasta que finalmente quedan solo un par de vórtices que lindan directamente con los polos antes de desaparecer por completo en el máximo solar. La cantidad de vórtices que se forman y su configuración a medida que se desplazan hacia los polos cambia con la fuerza del ciclo solar.

Estas simulaciones aportan una pieza que faltaba en el rompecabezas de cómo se comporta el campo magnético del Sol cerca de los polos y pueden ayudar a responder algunas preguntas fundamentales sobre los ciclos solares del Sol. Por ejemplo, en el pasado muchos científicos han utilizado la fuerza del campo magnético que "se dirige a los polos" como indicador de la intensidad probable del próximo ciclo solar, pero no está claro el mecanismo por el que ambas cosas podrían conectarse, si es que lo hacen.

Las simulaciones también ofrecen información que puede utilizarse para planificar futuras misiones de observación del Sol. En concreto, los resultados indican que debería ser posible observar algún tipo de vórtices polares durante todas las partes del ciclo solar, excepto durante el máximo solar.

"Se podría lanzar una misión solar y esta podría llegar a observar los polos en un momento completamente equivocado", enuncia Scott McIntosh, vicepresidente de operaciones espaciales de Lynker y coautor del artículo.

La misión Solar Orbiter, una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Europea, podría ofrecer a los investigadores una primera visión de los polos solares, pero la primera mirada se producirá cerca del máximo solar. Los autores señalan que una misión diseñada para observar los polos y ofrecer a los investigadores múltiples puntos de vista simultáneos del Sol podría ayudarles a responder a muchas preguntas que se han mantenido durante mucho tiempo sobre los campos magnéticos del Sol.

"Nuestro límite conceptual actual es que operamos con un solo punto de vista", finaliza McIntosh. "Para lograr un progreso significativo, debemos contar con las observaciones que necesitamos para probar nuestras hipótesis y confirmar si simulaciones como estas son correctas".