Pablo Javier Piacente
La velocidad de rotación del Sol parece ser diferente en los polos y el ecuador, una extraña condición que no había podido ser explicada hasta hoy por los científicos. Ahora, un nuevo estudio concluye que esta "rotación diferencial" se debe a la acción de oscilaciones de ondas sonoras de largo período en la zona de convección, que pueden detectarse en la superficie como movimientos giratorios alrededor de los polos.
El interior del Sol no gira al mismo ritmo en todas las latitudes: mientras los polos giran con un período de aproximadamente 34 días, las latitudes medias lo hacen más rápido y la región ecuatorial requiere sólo aproximadamente 24 días para una rotación completa. El origen físico de esta rotación diferencial no ha logrado comprenderse en profundidad.
Ahora, un equipo de científicos del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS), en Alemania, ha publicado un nuevo estudio en la revista Science Advances en el cual se avanza en una posible explicación para este extraño fenómeno.
En 2021, los investigadores del MPS descubrieron oscilaciones solares de período largo, que desempeñan un papel crucial en el control del patrón de rotación del Sol. Las oscilaciones de período largo son similares a las ondas inestables presentes en la atmósfera terrestre, que influyen notoriamente en el clima.
En la nueva investigación, los especialistas intentaron comprender en detalle la importancia de estas oscilaciones sobre la forma en la cual se concreta la rotación diferencial del Sol.
Una pequeña diferencia de temperatura
Según una nota de prensa, aunque los modelos teóricos han postulado durante décadas que existe una ligera diferencia de temperatura entre los polos solares y el ecuador que permite mantener el patrón de rotación del Sol, esta variación térmica ha resultado muy difícil de precisar, dada la complejidad que supone emplear un método para analizar el interior profundo del Sol.
Sin embargo, los científicos descubrieron que es posible determinar la diferencia de temperatura a partir de observaciones de las oscilaciones solares de largo período.
Para estudiar la naturaleza no lineal de estas oscilaciones de altas latitudes, los especialistas realizaron una serie de simulaciones numéricas tridimensionales. En sus simulaciones, las oscilaciones de altas latitudes transportan calor desde los polos solares al ecuador, limitando la diferencia de temperatura entre los polos del Sol y el ecuador a menos de 7 grados Celsius.
"Aunque esta diferencia de temperatura parece muy pequeña, en realidad es un importante mecanismo de retroalimentación para la dinámica global del Sol", indicó en el comunicado el Dr. Laurent Gizon, uno de los autores del estudio y director del MPS.
Un patrón de flujo en espiral en altas latitudes visto en la superficie penetra más profundamente en toda la zona de convección del Sol. Créditos: MPS Video / YouTube.
Similar a la atmósfera terrestre
Las simulaciones realizadas permitieron describir por primera vez los procesos solares en un modelo completamente tridimensional. Esto hizo posible que los científicos pudieran obtener mayores precisiones sobre la física de las oscilaciones de período largo y su papel en el control de la rotación diferencial del Sol. De esta manera, comprobaron que el interior solar y la atmósfera terrestre comparten una física similar.
Descubrieron que las oscilaciones solares en latitudes altas se encuentran impulsadas por una diferencia de temperatura, de manera similar a los ciclones extratropicales en la Tierra.
El polo solar se encuentra unos 7 grados Celsius más caliente que el ecuador: esto es suficiente para impulsar flujos de unos 70 kilómetros por hora sobre una gran fracción del Sol, en un proceso semejante a la conducción de ciclones en nuestro planeta.
Los mecanismos identificados en el Sol podrían ser vitales para comprender en profundidad el comportamiento de nuestra estrella y su influencia sobre el clima espacial, entre otras cuestiones de importancia.
Referencia
The Sun's differential rotation is controlled by high-latitude baroclinically unstable inertial modes. Yuto Bekki, Robert H. Cameron and Laurent Gizon. Science Advances (2024). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adk5643
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