El actual director del prestigioso Instituto de Astronomía de Cambridge (Reino Unido), Douglas Gough es uno de los científicos que más ha contribuido al desarrollo de la física solar, la astrofísica, el estudio de la dinámica de fluidos y la estructura estelar. Fue Gough quien demostró, en su día, que el núcleo del Sol era inestable a los modos de oscilación gravitatorios, lo que ponía en entredicho la validez de los modelos estándar. Más recientemente, ha centrado sus investigaciones en la sismología solar o heliosismología. Ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de la red GONG (Global Oscillations Network Group) y en los experimentos heliosismológicos del satélite solar SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Como experimentado investigador y teórico en este campo, presentó las conclusiones del congreso celebrado esta semana en la sede central de CajaCanarias en Santa Cruz y organizado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). A continuación se reproducen resumidas las conclusiones del congreso presentadas por Douglas Gough.
"Al principio, la heliosismología avanzó con una enorme rapidez, todo eran descubrimientos nuevos. Ahora, después de varios años, hemos llegado a la madurez y, teniendo ya una perspectiva global, podemos realizar las observaciones con mucho mayor detenimiento, algo que se ha conseguido por dos circunstancias: por el hecho de contar con una red de observación en todo el mundo como es GONG (uno de cuyos instrumentos está en el Observatorio del Teide) y por haber salido al espacio (SOHO). Analizando cuidadosamente los datos obtenidos de estas dos fuentes estamos conociendo detalles, aparentemente irrelevantes en un principio. Los datos que antes nos parecían poco importantes nos sirven ahora para responder a preguntas que ahora sí podemos definir con exactitud, como cuál es la naturaleza de la materia, especialmente la materia que constituye el Sol y cómo se comporta. Estamos en condiciones de conocer mejor la física fundamental que rige la materia en el Sol."
DINÁMICA DE FLUIDOS
"Otro tema importante tratado en el congreso es el comportamiento de los fluidos en el Sol. La dinámica de esos fluidos es fundamental en parte para entender el Sol y en parte para entender la dinámica de los fluidos en esas circunstancias. El estudio de los fluidos en la atmósfera terrestre, la Meteorología, es fundamental para conocer el clima y el tiempo. Aunque las condiciones son distintas en este caso, también hay ciertas similitudes entre la dinámica atmosférica en la Tierra y en el Sol, con lo cual si estudiamos uno podemos conocer un poco mejor el otro. Por ahora los físicos solares hemos aprendido algo de los especialistas en dinámica de fluidos que estudian la atmósfera terrestre, pero la información puede ir también en la dirección contraria. Conociendo mejor el comportamiento del Sol hemos podido medir con gran precisión la rotación del interior solar. Las regiones externas del Sol están en un permanente estado de convección, como un caldero de agua hirviendo, mientras que el interior creemos que está relativamente en calma. La zona de transición entre una región y otra es una fina capa donde se producen cambios de velocidad y la estructura de esa capa es crítica para conocer no sólo cómo se produce la rotación solar, sino también para entender cómo se genera su campo magnético, responsable de la actividad solar."
"La actividad solar se manifiesta a través de fenómenos como las manchas solares, los cambios en la naturaleza de la superficie solar, los cambios en la luminosidad total del Sol. También la asociamos a otros fenómenos como las protuberancias solares, las fáculas o especie de llamaradas que salen de la superficie solar. Estos fenómenos emiten partículas cargadas que llegan a la Tierra, cambian la estructura magnética de la Tierra, afectan a la ionosfera. Conocer estos fenómenos es conocer cómo la Tierra responde a la actividad del Sol que, por lo que a nosotros respecta, es la estrella más importante del Universo puesto que es nuestra fuente de luz y calor."
EL NÚCLEO DEL SOL
"Otro aspecto que se ha abordado en este congreso es la estructura del núcleo solar. Llegar a conocer el núcleo del Sol es todo un reto, es la parte más difícil de estudiar. Para hacerlo necesitamos mediciones de una exactitud extraordinaria y en largos períodos de tiempo. Se ha intentado con instrumentos de la red de observación solar BISON (uno de ellos instalado también en el Observatorio del Teide y en el que trabaja el grupo del IAC) y con un instrumento heliosismológico instalado en el satélite solar SOHO. Este instrumento, denominado GOLF, fue desarrollado en parte por el equipo de investigadores del IAC. El objetivo de sus observaciones es estudiar las características de las ondas que penetran hasta el interior del Sol, de modo que podamos conocer su estructura. La dificultad aquí es que las ondas se transmiten a la velocidad del sonido, y ésta aumenta a medida que lo hace la temperatura. Como la temperatura del núcleo del Sol (15 millones de grados centígrados) es mayor que la de su superficie (6.000 grados centígrados), estas ondas se transmiten muy lentamente en la parte externa del Sol, muy rápido en su interior y luego otra vez más despacio de vuelta al exterior, que es donde nosotros podemos medirlas."
"El tiempo que estas ondas pasan en el núcleo del Sol es muy corto, con lo que la estructura de esas ondas viene determinada sobre todo por las regiones más externas. Para conocer la estructura del núcleo tenemos que deshacernos de toda la información que las ondas llevan sobre la estructura externa y esto requiere mediciones extraordinariamente precisas. En este congreso hemos abordado los intentos de mejora en las mediciones y las deducciones extraídas de las medidas que ya tenemos. La conclusión es que conocemos mejor la estructura del núcleo solar que hace unos años y, por tanto, podemos conocer también mejor las reacciones nucleares que se producen en el interior del Sol y que producen la luz y el calor que llegan a la Tierra."
LOS NEUTRINOS SOLARES
"Estas reacciones nucleares producen unas partículas que denominamos neutrinos y que salen del Sol sin encontrar obstáculos y llegan a la Tierra directamente. Su detección es muy difícil. Hace más de treinta años que los científicos tratan de capturarlos y medirlos. Los resultados muestran discrepancias entre las mediciones y las predicciones y ahora empezamos a comprender la razón de esa discrepancia. Los últimos registros realizados con un gran detector instalado el Japón (Super Camiocande), junto con las de otro gran detector situado en Canadá, han sido mucho más precisos que los que teníamos hasta ahora. Para interpretar estos resultados necesitamos conocer muy bien las condiciones del interior solar en que se produjeron, con lo cual tenemos que calibrar las condiciones de la fuente de neutrinos, es decir, necesitamos conocer la estructura del Sol para poder avanzar en otras ramas de la física como la que se ocupa de la estructura fundamental de la materia."
Por su parte, Pere L. Pallé, investigador del grupo de Física Solar del IAC y organizador de este congreso que ahora se clausura, destaca que esta reunión "pone de manifiesto la existencia de una comunidad muy activa en un tema que requiere una alta especialización, como es el estudio del interior del Sol." Destaca también que "por primera vez se hace una puesta en común de lo que es el primer análisis exhaustivo tras cuatro años de la misión espacial SOHO y, a la vez, se confrontan con la primera explotación a largo plazo de los datos obtenidos con las redes terrestres de sismología solar. Al contrastar los datos espaciales y terrestres empieza a estar clara la existencia del ciclo de actividad solar y el papel que desempeñan las oscilaciones." Otro aspecto interesante ha sido la profundización en el estudio de la llamada tachocline, la capa de transición entre el núcleo radiactivo del Sol y la zona convectiva que transporta el calor. "Esta capa –explica Pere Pallé-, descubierta hace muy pocos años, está acaparando la atención de la mayoría de los teóricos de los grupos de sismología solar a escala mundial. Por último, es de destacar el enorme esfuerzo que se está haciendo en la detección de los modos de oscilación gravitatorios que, tras más de veinte años de intentos de detección, aún hoy seguimos buscando. Se intuye la presencia de un modelo en su funcionamiento, pero aún siguen sin detectarse. Bastaría con detectar bien dos o tres modos gravitatorios (recordemos que se han detectado ya unos 15.000 modos acústicos diferentes en el Sol), para conocer mejor la zona más interna del Sol."
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