Projectats pel magnetisme

"Des del punt de vista astrofísic, el Sol és una estrella normal, però a l'ésser la més pròxima a nosaltres ens interessa molt", afirma l'astrònom Iñigo Arregi, des de Tòquio. De fet, Arregi és un físic teòric de l'Institut IAC de les Illes Canàries i també estudia al Sol amb la sonda Hinode de l'Agència Espacial Japonesa JAXA. "Col·laboro en la planificació i seguiment de les observacions diàries d'Hinode. Tots els dies es revisen les dades recollides en hores anteriors a la recerca d'alguna cosa que pugui ser interessant".

L'especialitat d'Hinode és mirar de prop la superfície del Sol, i Arregi coneix perfectament el seu aspecte. No obstant això, no és més que una aparença. S'observa la superfície, però realment no existeix. "El sol és una bola de gas pel que no té superfície definida. La superfície visible a vista o mitjançant telescopis òptics està definida per l'última capa que emet llum blanca. Per això li diem fotosfera".

El color de la suposada superfície és important, ja que el color de les estrelles depèn de la temperatura, com el dels trossos de ferro escalfats al foc. A partir d'una temperatura es col·loquen en vermell, i a partir d'aquí s'escalfen per a agafar color taronja, groc i altres colors. Les més calentes són les estrelles blaves. El Sol és groc-blanc per estar la superfície a 6.000 °C. En una escala que classifica les estrelles en funció de la temperatura, el Sol és una estavella tipus G2: una estrella molt comuna, encara que no són d'aquest tipus les galàxies més abundants.

A més del color, hi ha alguna cosa a veure en aquesta suposada superfície. Gràcies a la sonda Hinode, Arregi és testimoni diari. "En tot moment està ple de milions de grànuls cel·lulars, d'uns 1.000 quilòmetres de longitud i a penes duren uns minuts. També hi ha estructures més grans, supergranulares, d'uns 30.000 km de longitud i diverses hores de durada". Tot això és un paisatge tallat pel camp magnètic del Sol.

Els grànuls de la superfície del Sol mostren la influència del magnetisme de l'estrella. Ed. Euskal Henriques/Reial Acadèmia Sueca de la Ciència ©

"El magnetisme és la característica que atorga al Sol una personalitat especial", afirma Arregi. El Sol, en definitiva, és una gran dinamo que crea un enorme camp magnètic. "La zona travessa tota l'estrella i el seu entorn. En la superfície, el magnetisme s'explica per les taques que apareixen aquí i allà". I aquestes taques són com a portes per al camp magnètic.

En un viatge des de l'interior del sol cap a fora, malgrat deixar enrere aquesta imatge, els capritxos del magnetisme no desapareixen. A l'inrevés. La zona mana en tot el que ocorre fora, que és el major misteri del Sol per als científics actuals.

El gran misteri del Sol

Encara que la superfície del Sol es troba a 6.000 °C, la temperatura de la corona és molt major. Milions de graus. I, a més, alguna cosa ocorre en la corona, que propulsa les partícules carregades cap a l'espai. Tot el que s'escapa del sol s'escalfa i s'accelera. Però com? Aquesta és una de les grans preguntes sobre el Sol.

El viatge de les partícules carregades comença en la fotosfera visible a simple vista. Algunes d'elles, molt poques, arriben a la Terra, però aquesta petita quantitat té una gran influència. Interacciona violentament amb la magnetosfera terrestre; les partícules de gran energia canvien de forma la magnetosfera. Però on i com han obtingut energia aquestes partícules?

Ed. Guillermo Roa/Fundació Elhuyar

La resposta a la pregunta Senar és coneguda. Està al principi del viatge. A mesura que s'ascendeix per sobre de la superfície del Sol, la densitat de gas disminueix ràpidament. "El magnetisme domina la física que succeeix allí. Aquesta zona de la baixa atmosfera es denomina cromosfera. Aquesta regió té una amplària vertical de 2.000 km, per la qual cosa és una zona molt prima que separa la superfície de la corona superior", explica Arregi. En la cromosfera les partícules s'escalfen fins a una temperatura de 10.000 °C, però només és el començament de l'efecte.

A partir d'aquí comença la corona del Sol, part visible dels eclipsis totals de Sol. "Les estructures de la corona estan relacionades d'alguna manera amb el camp magnètic que sali de les taques de la superfície, però la connexió entre la superfície inferior i la corona superior encara no l'entenem amb la precisió suficient", explica Arregi.

Pel fet que les partícules s'escalfen i acceleren principalment en la corona, és evident que les partícules absorbeixen energia d'algun lloc. I aquí està el misteri, com passa això.

Tornados en el Sol

Vista pròxima d'una taca solar el 22 d'agost de 2003. Ed. Luc Rouppe Van der Voort/Reial Acadèmia de la Ciència de Suècia ©

Al juliol van publicar una possible explicació en la revista Nature. Els astrònoms de la Universitat d'Oslo han descobert que la resposta podria estar en corrents magnètics en forma de tornados. "Aquest mateix any hem descobert que hi ha tornados en el Sol", diu Arregi. "Aquests tornados són remolins de les línies del camp magnètic". Aquests remolins, juntament amb les partícules, transporten energia cap a l'espai. El grup d'Oslo, a través de l'observatori SDO, ha estudiat estratigráficamente la trajectòria ascendent de les partícules.

Els astrònoms han detectat tornados magnètics, la qual cosa no significa que es produeixi aquest únic procés en tota la corona. Perquè una sola explicació no és suficient. "Si considerem cada procés per separat, ho entenem bastant bé. A nivell qualitatiu, almenys, donen resposta a moltes preguntes. A nivell quantitatiu, no obstant això, està per determinar si l'energia que poden aportar a l'escalfament i a l'acceleració de partícules és suficient".

Hi ha un gran esforç per recollir més dades de la corona del Sol i per subministrar dades a investigadors. Són moltes missions. "És difícil donar un número concret", diu Arregi. "Per a donar una idea, en aquest moment tenim aproximadament deu missions estudiant el Sol des de l'espai. Encara que alguns són vells, fins i tot després d'haver superat bé la seva vida inicial, encara són útils i les seves dades són importants, com la missió SOHO. Uns altres més recents, com el satèl·lit Hinode de l'agència JAXA, els dos satèl·lits STEREO de la NASA, que permeten visualitzar l'atmosfera del Sol de manera estereoscòpica, o la missió SDO enviada fa dos anys per la NASA per a mesurar la corona solar i les seves diferents temperatures. En l'última dècada també s'han dissenyat diverses missions per a estudiar el vent solar in situ: WIND i ACE, per exemple".

De cara al futur, els esforços se centren en dos aspectes generals. D'una banda, observar i comprendre amb més detalli la dinàmica cromosfera-corona a través de les missions IRIS i SOLAR-C de la NASA. D'altra banda, es llançaran missions que tractaran de conèixer millor la gènesi i naturalesa del vent solar. "Dins de cinc anys l'Agència Europea posarà en marxa Solar Orbiter per a estudiar el vent solar i els seus punts de generació en els pols del Sol. Per a això s'acostarà a una distància de 60 radis solars des del Sol. Amb la missió Solar Probe Plus de la NASA tenen previst anar més prop del Sol. En aquest cas, l'observatori aconseguirà 8 radis solars (uns 6 milions de km) sobre la superfície del Sol, amb la finalitat de mesurar directament les seves condicions físiques".

Un gegant

El sol és gegant. El Sol té un diàmetre d'1.400.000 quilòmetres, 3,6 vegades la distància entre la Terra i la Lluna. Allí entrarien 109 Terres, l'una al costat de l'altra. Aquest diàmetre no és exclusiu de l'equador. L'esfera és gairebé perfecta. La rotació fa que els pols siguin 10 quilòmetres més plans, és una deformació molt petita, com si una taronja tingués una deformació magra.

I en massa també és gegant. Gairebé el 99% de la massa del Sistema Solar és solar. Tots els planetes, asteroides, cometes i astres que els envolten, units per totes les partícules disponibles, representen només l'1% del sistema. El Sol té una massa 1.047 vegades major que Júpiter. Precisament per això emet llum; perquè la fusió sigui prou per a emetre llum, ha de ser almenys 80 més gran que Júpiter. En comparació amb altres planetes, la diferència és encara major. Per exemple, la seva massa és 333.000 vegades major que la Terra.

Ed. Guillermo Roa/Fundació Elhuyar

És molt gran i, no obstant això, està perdent massa contínuament, encara que ingereix cometes, asteroides i altres astres. El Sol expulsa milions de tones de material per segon, juntament amb la llum i la radiació --l'origen de la llum i la radiació és també la desintegració de la massa-.

De fet, tot el que perd permet a la vida existir en la Terra i amenaça alhora. És un equilibri astronòmic; sense Sol no hi hauria vida, ni tan sols sense la protecció de la Terra.

Aquest equilibri no serà per sempre, però durarà molt. La fusió del Sol necessita hidrogen i encara té molt, aproximadament el 75%. Gairebé tota la resta és heli, producte de fusió. L'hidrogen no s'esgota en milers de milions d'anys, però a mesura que es consumeix, el Sol està canviant. L'heli és més dens que l'hidrogen, per la qual cosa s'està comprimint amb el temps. I per compressió s'escalfa. Per tant, el Sol és cada vegada més lleuger, més baix i més calent, però el canvi s'està produint molt lentament i es necessiten milions d'anys perquè sigui evident.

Vida del Sol

0.

En un núvol gran i estable d'àtoms d'hidrogen es va produir un succés, com l'ona expansiva d'una supernova, que va provocar l'acumulació d'hidrogen. La gravetat va comprimir i va escalfar l'hidrogen fins als 3 milions de graus. Es va iniciar la fusió d'hidrogen i el Sol s'encenia. Va néixer una estrella.

1-7 mil anys

L'hidrogen s'està fusionant en el nucli del Sol i es forma l'heli. A mesura que es forma l'heli, l'estrella es comprimeix perquè és més densa que l'hidrogen. A més, la pròpia fusió provoca la propagació de l'estrella, però la gravetat exerceix una força contrària. La grandària no disminueix molt, ja que la radiació de la fusió equilibra la major part de la força de gravetat, però el Sol s'està escalfant.

8-9 mil anys

L'hidrogen del nucli es començarà a esgotar, però la compressió escalfarà les capes adjacents al nucli, on continuarà predominant l'hidrogen. Per tant, s'iniciarà la fusió extracentre i el Sol s'expandirà molt ràpidament, ja que en les capes exteriors la gravetat no compensa la força expansiva de la fusió.

Ed. Guillermo Roa/Fundació Elhuyar

10 mil milions d'anys

El Sol es converteix en un gegant vermell. El gegant perquè va més enllà de l'òrbita de Mart. Rojo, perquè l'obertura ha refredat molt l'estrella.

11 mil milions d'anys

El Sol perdrà gran quantitat de matèria fins a convertir-se en un nan blanc. La matèria perduda estarà en forma de nebulosa al voltant del Sol.

12-14 mil anys

Nan blanc. L'última petjada que ha deixat la mort del Sol. La nebula resultant s'estendrà progressivament fins a la seva desaparició.