Existen enigmas en el Sol que debemos conocer

Gracias al Sol, podemos tener una serie de mejoras y tecnologías que aprovechan sus rayos de luz y su calor para obtener la energía limpia que necesitamos, y, cierto es que, teniéndolo tan cerca (es la estrella más cercana a nosotros), aún nos queda por desvelar muchos secretos que esconde. Pero veámoslo desde otras perspectivas.

Se han programado modelos donde la composición de la Corona del Sol ha sido alterada digitalmente y que, mediante la combinación de 30 fotografías se nos hace ver las periféricas olas y filamentos y, por mi parte, con el modelo por delante en la pantalla de mi ordenador, estoy viendo esa parte interior brillante de la corona (corona K), provocada por la luz del Sol difundida por electrones. Es la auténtica corona, al revés que la corona F, que es debida a la luz difundida por las partículas de polvo.

Debido a las velocidades extremadamente altas de los electrones libres (en promedio unos 10.000 Km/s para una temperatura coronal de unos 2 millones de K, las líneas de Fraunhofer del espectro fotosférico se encuentran difuminadas de manera que el espectro de la corona K es casi un puro continuo.

Ante la imagen de arriba y las figuras que están presenten en ese resplandor de la corona del Sol, estoy viendo la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometría no son aplicables en regiones donde los campos gravitacionales son intensos, como es el caso de la fuerza de Gravedad que produce la inmensa masa de nuestro Sol y, a su alrededor, el espacio se curva y el tiempo se distorsiona.

En relatividad general la geometría del espacio-tiempo está íntimamente relacionada con la distribución de materia. En un espacio de sólo dos dimensiones, como una lámina de goma plana, la geometría euclidea se aplica de manera que la suma de los ángulos internos de un triángulo en la lámina es de 180º. Si colocamos un objeto masivo sobre la lámina de goma, la lámina se distorsionará y los caminos de los objetos que se muevan sobre ella se curvarán. Esto es, en esencia, lo que ocurre en relatividad general.

Es un hecho comprobado que, la presencia de grandes masas como la de planetas (La Tierra) o estrellas (El Sol), distorsionan el espacio y dibujan la geometría del Universo gracias a la fuerza de Gravedad. Así nos lo explica la relatividad general de Einstein largamente comprobada.

En los modelos cosmológicos más sencillos, basados en el universo de Friedman, la curvatura del espacio-tiempo está relacionada simplemente con la densidad media de materia, y se describe por una función matemática exacta denominada métrica de Robertson-Walker.

Métrica de Robert-Walker

Si un universo tiene una densidad mayor que la densidad crítica, se dice que tiene curvatura positiva, queriendo decir que el espacio tiempo está curvado sobre sí mismo, como la superficie de una esfera; la suma de los ángulos de un triángulo dibujados sobre la esfera es entonces mayor que 180º. Dicho universo tiene tamaño y vida finita; se trata de un universo cerrado.

Un universo con menor densidad que la crítica se dice que tiene curvatura negativa, como la superficie de una silla de montar, en la que la suma de los ángulos de un triángulo es menor que 180º. Dicho universo sería infinito y se expandiría para siempre, se trata de un universo abierto. El Universo del Einstein-de Sitter tiene densidad crítica y es, por consiguiente, especialmente plano (euclideo) e infinito tanto en el espacio como en el tiempo.

Como la distorsión del tiempo y la curvatura espacial no la podemos ver (sólo se dejan sentir sus efectos) al ver la Imagen distorsionada de la Corona me vino a la mente la curvatura espaciotemporal que producen las grandes masas en el espacio circundante, y, de ahí llegue a los tres modelos del universo abierto, cerrado y plano que arriba quedan significados.

En realidad, lo que aquí arriba estamos viendo es la corona visible en luz blanca, la Corona del Sol observada en longitudes de onda visibles durante los eclipses totales de Sol y con coronógrafos. La emisión en luz blanca tiene su origen en la luz de la fotosfera del Sol que se difunde por los electrones libres (la corona K) y el polvo (la corona F). Una pequeña cantidad de luz visible procede de las líneas de emisión (la corona E).

En presencia de grandes masas de materia, tales como planetas, estrellas y galaxias, está presente el fenómeno descrito por Einstein en su teoría de la relatividad general, la curvatura del espacio–tiempo, eso que conocemos como gravedad, una fuerza de atracción que actúa entre todos los cuerpos y cuya intensidad depende de las masas y de las distancias que los separan; la fuerza gravitacional disminuye con el cuadrado. La gravitación es la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Isaac Newton formuló las leyes de la atracción gravitacional y mostró que un cuerpo se comporta gravitacionalmente como si toda su masa estuviera concentrada en su centro de gravedad. Así, pues, la fuerza gravitacional actúa a lo largo de la línea que une los centros de gravedad de las dos masas (como la Tierra y la Luna, por ejemplo).

En la teoría de la relatividad general, la gravitación se interpreta como una distorsión del espacio que se forma alrededor de la masa que provoca dicha distorsión, cuya importancia iría en función de la importancia de la masa que distorsiona el espacio que, en el caso de estrellas con gran volumen y densidad, tendrán una importancia considerable, igualmente, la fuerza de gravedad de planetas, satélites y grandes objetos cosmológicos, es importante.

Esta fuerza es la responsable de tener cohesionado todo el universo, de hacer posible que existan las galaxias, los sistemas solares y que nosotros mismos tengamos bien asentados los pies a la superficie de nuestro planeta Tierra, cuya gravedad tira de nosotros para que así sea.

No obstante, a escala atómica la fuerza gravitacional resulta ser unos 10⁴⁰ veces más débil que la fuerza de atracción electromagnética, muy potente en el ámbito de la mecánica cuántica donde las masas de las partículas son tan enormemente pequeñas que la gravedad es despreciable.

La gravitación cuántica es la teoría en la que las interacciones gravitacionales entre los cuerpos son descritas por el intercambio de partículas elementales hipotéticas denominadas gravitones. El gravitón es el cuanto del campo gravitacional. Los gravitones no han sido observados, aunque se presume que existen por analogía a los fotones de luz.

Cuando hablamos de la Corona del Sol nos estamos refiriendo a un gas altamente ionizado y extremadamente caliente (alrededor de los 2 millones de K) que rodea al Sol. Existen otras estrellas que también presentan coronas. La corona solar (como podemos comprobar arriba) son visible durante los eclipses totales como una región blanca que se extiende varios radios solares, mostrando filamentos, penachos, plumas y burbujas o bucles.

La Corona solar es un misterio sin resolver

La radiación de la corona en luz blanca tiene componentes debidas a líneas de emisión (la corona E) a la difusión de electrones (la corona K) y a partículas de polvo (la corona F). La extensión externa de la corona es el viento solar.

Las imágenes de rayos X de la corona solar muestran estructuras complejas con bucles cerca de los grupos de manchas solares, y cerca de los puntos brillantes de rayos X, más pequeños. La emisión de rayos X, además de las líneas de emisión de los átomos altamente ionizados (líneas coronales), indican que la temperatura es de unos 2 millones de K; pueden ser encontradas temperaturas incluso mayores de 4 millones K en las condensaciones coronales.

Los campos magnéticos con una intensidad de 10³ tesla, gobiernan la forma de la corona. Los campos magnéticos forman bucles cerrados en las regiones activas, y en la mayor parte de la corona tranquila (es decir, regiones no activas), si bien en los agujeros coronales las líneas de campo magnéticos son abiertas y se extienden por el espacio, no volviendo al Sol.

Por el momento, se desconoce como se calienta la corona, aunque el mecanismo probablemente está conectado con los fuertes campos magnéticos allí presentes. De todas las maneras de millones de K en la corona a 5.770 K en la superficie, 4.400 K en el mínimo de temperatura de la fotosfera y, una cromosfera de 20.000 K, nos da a entender que existe un aumento de temperatura con la altitud –en la región de transición- hacia la corona donde la tempera llega al máximo antes expresado de millones de K.

Está claro que, también sobre el Sol debemos procurar profundizar en esas lagunas que se forman en nuestro entendimiento de los fenómenos que allí ocurren y, la temperatura de la Corana Solar, es una de ellas.

El Sol quema la masa de un millón de elefantes por segundo, es decir, el equivalente a cuatro millones de toneladas de Hidrógeno.

La enorme presión gravitatoria en el interior del Sol supera la repulsión electrostática entre los núcleos de hidrógeno (protones) y los obliga a acercarse. Se fusionan hasta convertirse en núcleos de helio.

Cada kilogramo de hidrógeno consumido por el Sol libera la misma energía que una bomba de hidrógeno de 1 megatón.

Una erupción solar de gran tamaño contiene suficiente energía como para asegurar el suministro en Estados Unidos durante 100.000 años.

El Sol tiene un potente campo magnético que se retuerce y se enrolla, y a veces arroja al espacio gigantescas nubes de plasma. Una explosión registrada el 28 de octubre de 2010, por ejemplo, lanzó al espacio un tornado de plasma de 350.000 km.

El Sol contiene el 98,8% de la masa total del Sistema Solar. El otro 1,2% en su mayor parte corresponde a Júpiter.

 

 

Tiene una vida aproximada de 10.000 millones de años, y se encuentra en el ecuador de su vida. Cuando su combustible se esté agotando, se hinchará y nos engullirá a todos. Para entonces ya deberíamos haber encontrado otro planeta donde residir.

 

Nadie diría que con este consumo tan alto de hidrógeno por segundo, el Sol pudiera durar mucho tiempo, pero es que ese cálculo no tiene en cuenta el enorme tamaño del Sol. Su masa totaliza 2.200.000.000.000.000. 000.000.000.000 (más de dos mil cuatrillones) de toneladas. Un 53% de esta masa es hidrógeno, lo cual significa que el Sol contiene en la actualidad una cantidad de 1.166.000.000.000.000.000.0000.0000.000 toneladas.

Para completar datos diré que el resto de la masa del Sol es casi todo helio. Menos del 0’1 por 100 de su masa está constituido por átomos más complicados que el helio. El helio es más compacto que el hidrógeno. En condiciones idénticas, un número dado de átomos de helio tiene una masa cuatro veces mayor el mismo número de átomos de hidrógeno. O dicho de otra manera: una masa dada de helio ocupa menos espacio que la misma masa de hidrógeno. En función del volumen – el espacio ocupado –, el Sol es hidrógeno en un 80 por ciento.

Si suponemos que el Sol fue en origen todo hidrógeno, que siempre ha convertido hidrógeno en helio al ritmo dicho de 654 millones de toneladas por segundo y que lo seguirá haciendo hasta el final, se calcula que ha estado radiando desde hace unos 4.000 millones de años y que seguirá haciéndolo durante otros cinco mil millones de años más.

Pero las cosas no son tan simples. El Sol es una estrella de segunda generación, constituida a partir de gas y polvo cósmico desperdigado por estrellas que se habían quemado y explotado miles de millones de años atrás. Así pues, la materia prima del Sol contenía ya mucho helio desde el principio, lo que nos lleva a pensar que el final puede estar algo más cercano.

      La radiación solar incide en la Tierra y produce una serie de fenómenos que contribuyen a que las cosas sean tal como las podemos ver

Por otra parte, el Sol no continuará radiando exactamente al mismo ritmo que ahora. El hidrógeno y el helio no están perfectamente entremezclados. El helio está concentrado en el núcleo central y la reacción de fusión se produce en la superficie del núcleo.

La complejidad que encierra los mecanismos de una simple estrella es tan profunda que, para conocer los entresijos de la más cercana a nosotros (el Sol, del que por cierto depende la vida en la Tierra), necesitamos investigar más, hacer nuevos modelos y nuevas observaciones que, a través de sondas espaciales robóticas nos puedan decir lo que realmente allí ocurre.

Fuente: Isaac Asimov y alguna otra

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