El Sol alberga multitud de fenómenos oscilatorios que se manifiestan desde las capas más profundas de su interior hasta las capas más externas de su atmósfera. El estudio de estas ondas es un problema fundamental de la física solar. Por un lado, se cree que las ondas juegan un papel clave en el balance energético de nuestra estrella, siendo uno de los candidatos propuestos para explicar las altas temperaturas medidas en la cromosfera y en la corona solar. Por otro lado, el estudio de las oscilaciones sirve para caracterizar la estructura del Sol mediante análisis sismológicos.
Las estrellas como el Sol exhiben diferentes tipos de ondas. Algunas se tratan de ondas acústicas, similares a las existentes en La Tierra y las cuales nos permiten oír sonidos. Sin embargo, la presencia de campos magnéticos da lugar a nuevos tipos de ondas con diferentes propiedades.
Un trabajo liderado por investigadores del IAC, y recientemente publicado y destacado como "highlight" por la revista Astronomy & Astrophysics, ha estudiado la propagación de estas ondas en manchas solares y ha identificado la presencia de oscilaciones con forma de espiral que parten desde la zona más oscura de la mancha solar, denominada umbra, y se extienden a las regiones más externas de la penumbra. Las manchas solares son fuertes concentraciones de campo magnético, visibles sobre el disco solar como regiones oscuras, por lo que estas ondas pueden ser interpretadas como una manifestación de ondas magneto-acústicas, que se propagan desde el interior solar hasta capas altas atmosféricas siguiendo la dirección del campo magnético.
Para este trabajo se han empleado datos del telescopio GREGOR, ubicado en el Observatorio del Teide. Con su diámetro de 1,5 metros, se trata del mayor telescopio solar de Europa. "Las capacidades de GREGOR para emplear simultáneamente varios instrumentos nos han permitido obtener tanto las fluctuaciones de velocidad de las ondas en una región bidimensional como un mapa espectropolarimétrico de la mancha observada", explica Tobías Felipe, primer autor del artículo e investigador del IAC. Y añade: "El análisis de la polarización de la luz es fundamental para el estudio de los campos magnéticos solares; hemos podido determinar la geometría del campo magnético de la mancha y relacionar su orientación con la dirección de propagación aparente de las ondas".
Aunque estudios previos ya habían identificado la presencia de ondas con forma de espiral en manchas solares, este nuevo trabajo permite interpretar, por primera vez, estas ondas en el contexto de una completa caracterización de la topología del campo magnético de la mancha solar donde se observan. Esto ha permitido descartar que la forma espiral sea consecuencia del retorcimiento de las líneas de campo magnético. "Los nuevos resultados apuntan a que se tratan del patrón visual de ondas que se propagan hacia arriba desde capas inferiores. Aunque aparentemente estas ondas se mueven en la dirección radial (hacia el exterior de la mancha), lo que ocurre en realidad es que, en las regiones más externas, el frente de ondas llega más tarde a la capa atmosférica donde fueron observadas", destaca Elena Khomenko, investigadora del IAC y coautora del estudio.
Este trabajo se ha llevado a cabo en el marco de una colaboración internacional en la que también han participado investigadores de instituciones alemanas (Christoph Kuckein, Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam) e israelíes (Irina Thaler, The Hebrew University of Jerusalem).
Los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) forman parte de la red de Insfraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) de España.
Artículo: T. Felipe et al. “Spiral-shaped wavefronts in a sunspot umbra”, A&A, Volume 621, January 2019, DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201834367
Contacto en el IAC:
Tobías Felipe, tobias [at] iac.es (tobias[at]iac[dot]es)
Elena Khomenko, khomenko [at] iac.es (khomenko[at]iac[dot]es)
