Haleakala, significa en hawaiano “Casa del Sol”, y parece el escenario ideal para un telescopio solar. Haleakala es un volcán inactivo la isla de Maui en Hawai y es famoso mundialmente por sus espectaculares amaneceres: recibe unos 15 minutos más de luz natural que la isla al nivel del mar.
Según la tradición hawaiana, el volcán tomó su nombre de un truco jugado en el Sol por el semidiós Maui. La madre de Maui se quejó de que el Sol atravesaba el cielo tan rápido que su tela no podía secarse. El embaucador trepó a la cima de la montaña y ató el Sol, negándose a soltarlo hasta que el Sol accedió a disminuir la velocidad. Para asegurar su liberación, el Sol acordó viajar más lentamente durante seis meses al año.
Más allá de la leyenda, hoy Haleakala es noticia en el mundo, ya que un potente nuevo telescopio instalado en lo alto de este volcán capturó las imágenes más detalladas hasta la fecha de la superficie del Sol.
Las imágenes fueron tomadas por el Telescopio Solar Daniel K. Inouye de la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF, por sus siglas en inglés), que está situado a unos 3.000 metros sobre el nivel del mar, muy cerca de la cumbre de Haleakala.
El telescopio, que tiene el mayor espejo solar del mundo, de 4 metros, podría permitir una mayor comprensión del Sol y su impacto en nuestro planeta, según precisó en un comunicado el Observatorio Solar Nacional (NSO, por sus siglas en ingles), un instituto público de investigación con sede en Boulder, Colorado, EEUU.
Los científicos esperan que esta imagen sea el punto de partida de un estudio de casi 50 años de la estrella más importante de la Tierra. A medida que la construcción del telescopio de 4 metros termina en la cima de Haleakala en la isla hawaiana de Maui, más instrumentos del telescopio comenzarán a conectarse, aumentando su capacidad de arrojar luz sobre el Sol activo.
“Estas son las imágenes y videos de la superficie solar de mayor resolución jamás tomadas”, anunció el director de Inouye, Thomas Rimmele, durante una conferencia de prensa el viernes. “Hasta ahora, acabamos de ver la punta del iceberg”, agregó.
En las nuevas imágenes, que revelan pequeñas estructuras magnéticas con un increíble detalle, puede verse un turbulento patrón de gas “hirviendo” que cubre el Sol, a unos 150 millones de kilómetros de la Tierra.
También pueden observarse estructuras interiores con forma de célula, cada una de un tamaño similar al estado de Texas, y plasma caliente que se elevan antes de enfriarse y hundirse por debajo de la superficie en canales oscuros, como parte de un proceso llamado convección. Las marcas de campos magnéticos son también visibles con una nueva claridad, según la NSO.
La resolución y sensibilidad únicas de Inouye le permitirán sondear el campo magnético del Sol por primera vez mientras estudia las actividades que impulsan el clima espacial en el vecindario de la Tierra.
Además, servirá para estudiar con detalle las tormentas solares que desprenden partículas cargadas que pueden interferir con los satélites, las redes eléctricas y la infraestructura de comunicación de la Tierra. El nuevo telescopio también profundizará en uno de los misterios solares más enigmáticos: por qué la corona del Sol, o capa externa, es más caliente que su superficie visible.
“Este telescopio mejorará nuestra comprensión sobre qué genera el clima espacial y ayudará a predecir mejor las tormentas solares”, explicó France Córdova, directora de la NSF y agregó que con este conocimiento podríamos anticiparnos más a los eventos espaciales del futuro que anularían las redes eléctricas y las infraestructuras: pasaríamos de los 48 minutos con los que contamos hoy en día a 48 horas para prevenir posibles desastres.
“Una navaja suiza”
La construcción del Telescopio Solar Inouye comenzó en 2012. El telescopio capturó la imagen recién lanzada, que es su primera imagen de ingeniería, el 10 de diciembre de 2019, por lo que les llevó más de un mes y medio procesar las fotos para su difusión.
Pero el observatorio para la fecha de la toma aún no estaba completo. Solo un instrumento, el Visible Broadband Imager (VBI), estaba operativo en ese momento. El VBI toma imágenes de muy alta resolución de la superficie solar y la atmósfera inferior.
El segundo instrumento del observatorio, el espectropolarímetro visible (VISP), comenzó a funcionar el jueves 23 de enero. Al igual que un prisma, VISP divide la luz en sus colores componentes para proporcionar mediciones precisas de sus características a lo largo de múltiples longitudes de onda.
Los instrumentos restantes se encenderán a medida que continúe la construcción del edificio de 13 pisos, con operaciones completas planeadas para comenzar en julio de 2020. “Ahora estamos en la carrera final de una maratón muy larga”, aseguró Dave Boboltz, director del programa de la División de Astronomía de la Fundación Nacional de Ciencias.
El próximo instrumento que estará operativo es el Espectro-Polarímetro criogénico del infrarrojo cercano, que estudiará la atmósfera solar en longitudes de onda infrarrojas, para sondear campos magnéticos en la corona del sol sobre un gran campo de visión.
Poco después, llegará el espectrómetro-polarímetro infrarrojo cercano de difracción limitada, que finalmente utilizará fibras ópticas para recopilar datos espectrales en cada punto de una imagen solar bidimensional, lo que le permitirá medir simultáneamente información espacial y espectral.
El instrumento final, el filtro sintonizable visible, capturará imágenes del Sol de muy alta resolución mientras realiza escaneos de alta velocidad de la luz que pueden identificar átomos y moléculas.
Inouye está destinado a operar durante 44 años, lo que debería cubrir dos de los ciclos solares completos de 22 años del Sol. Su conjunto de instrumentos probablemente cambiará con el tiempo. “El poder real en el Telescopio Solar Inouye es su flexibilidad, su capacidad de actualización. Es como tener una navaja suiza para estudiar el Sol”, dijo Boboltz.
Una tormenta solar permanente
El Sol constantemente arroja material al espacio en todas las direcciones. Este viento solar en curso interactúa con el campo magnético de la Tierra, causando las auroras.
Otros arrebatos son más dramáticos. Ocasionalmente, el Sol escupirá grandes trozos de plasma y partículas conocidas como eyecciones de masa coronal (CME). Si llegan a la Tierra, pueden afectar a los satélites y las redes eléctricas, y los apagones más potentes.
Una de las catástrofes modernas más conocidas ocurrió en 1989 cuando una tormenta geomagnética azotó Quebec, provocando un apagón de 9 horas en todo el territorio canadiense. Los estudios han establecido el costo de un apagón generalizado de decenas de miles de millones a billones de dólares, dependiendo de las circunstancias.
Tales efectos podrían volverse más severos. "Nuestra creciente dependencia de la tecnología aumenta en gran medida nuestra vulnerabilidad al clima espacial", precisó Boboltz.
Los efectos pueden ser pequeños pero devastadores. En septiembre de 2017, cuando un trío de huracanes avanzó por el Caribe, las erupciones solares causaron múltiples apagones de radio en el lado iluminado de la Tierra. Múltiples apagones de radio detuvieron las comunicaciones durante 8 horas.
"Un evento natural en la Tierra y un evento natural en el Sol, cuando se combinan, representan una amenaza mucho mayor para nuestra sociedad", aseguró Valentin Pillet, director de la Fundación Nacional de Ciencias, durante la conferencia de prensa.
Estudios en Tierra y el espacio
El gran telescopio Inouye no estará solo para estudiar a nuestro astro rey. "Para comprender realmente los impulsores y su impacto necesitamos utilizar dos enfoques complementarios. El primero es hacer las observaciones en profundidad de la superficie magnética del Sol con el telescopio hawaiano. Y el segundo enfoque es el enviar naves espaciales cerca como la sonda solar Parker de la NASA que se lanzó en 2018 y alcanzará los 6 millones de kilómetros en su aproximación más cercana a la estrella.
En febrero, la NASA y la Agencia Espacial Europea lanzarán el Solar Orbiter, una misión dedicada al estudio de la heliosfera del sol, la burbuja de partículas cargadas que el viento solar lanza al espacio.
El trío es "muy complementario en diferentes formas", dijo Pillet. Si bien Inouye proporcionará una visión detallada del campo magnético del sol, las misiones espaciales colocarán sus observaciones en contexto con la actividad solar y el clima solar.
Juntos, estarán a la vanguardia del descubrimiento durante el próximo medio siglo.
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