Ondas de gravedad en el interior del Sol y la rápida rotación de su núcleo

Gracias al observatorio Heliosférico y Solar (SOHO) de la ESA/NASA y tras una larga búsqueda, los científicos han detectado modos de vibración sísmica que implicarían una velocidad de rotación del núcleo solar cuatro veces mayor que en la superficie.

Al igual que la sismología revela la estructura del interior de la Tierra gracias a la forma en que la atraviesan las ondas generadas por los terremotos, los físicos solares utilizan la ‘heliosismología’ para estudiar el interior del Sol analizando las ondas acústicas que reverberan a través de él. En la Tierra, normalmente hay un fenómeno responsable de generar las ondas sísmicas en un momento concreto; en cambio, el Sol oscila continuamente debido a los movimientos de convección dentro de su gigante cuerpo gaseoso.

Las ondas de frecuencia más alta, denominadas ondas de presión (u ondas p), se detectan fácilmente por las oscilaciones superficiales provocadas por la resonancia de las ondas acústicas a medida que atraviesan las capas superiores del Sol. Debido a la alta velocidad con que atraviesan las capas más profundas, no son sensibles a la rotación del núcleo solar.

Por el contrario, las ondas de gravedad (ondas g) que, con una frecuencia menor, representan las oscilaciones de lo profundo del interior solar, no tienen un efecto claro en la superficie, por lo que no es fácil detectarlas directamente.

A diferencia de las ondas p, en las que la fuerza restauradora es la presión, en el caso de las ondas de gravedad es la flotabilidad (gravedad) la que actúa como fuerza restauradora.

“Todas las oscilaciones solares estudiadas hasta el momento son ondas acústicas, pero en el Sol también debía haber ondas de gravedad, con movimientos verticales y horizontales, como las olas del mar”, sugiere Eric Fossat, autor principal del artículo que describe los resultados, publicado en Astronomy & Astrophysics.

“Llevamos más de 40 años buscando estas escurridizas ondas g en nuestro Sol y, aunque los intentos anteriores ya apuntaban detecciones, ninguno resultó definitivo. Ahora, por fin, hemos descubierto cómo obtener señales de forma inequívoca”.

Eric y sus colegas emplearon 16,5 años de datos recopilados por el instrumento ‘Oscilaciones Globales a Bajas Frecuencias’ (GOLF) de SOHO. Aplicando distintas técnicas analíticas y estadísticas, descubrieron una impresión regular de los modos g sobre los modos p.

En particular, observaron un parámetro de modo p que mide cuánto tarda una onda acústica en atravesar el Sol y volver a la superficie, sabiendo que debe ser 4 horas y 7 minutos. La detección de una serie de modulaciones en este parámetro de modo p podía interpretarse como si se debiera a que las ondas g alteran la estructura del núcleo.

La marca en las ondas g halladas sugiere que el núcleo gira una vuelta por semana, casi cuatro veces más rápido que las capas superficiales e intermedias observadas, que varían de 25 días en el ecuador a 35 días en los polos.

“Ya se han detectado modos g en otras estrellas y ahora, gracias a SOHO, por fin hemos dado con una prueba evidente de su presencia en nuestro Sol —añade Eric—. Resulta muy especial estudiar el núcleo de nuestra propia estrella para obtener una primera medida indirecta de su velocidad de rotación. Aunque queden décadas hasta que podamos dar por concluida la búsqueda, se abre una nueva ventana en la física solar”.

Esta rapidez de rotación tiene varias consecuencias: por ejemplo, ¿hay pruebas de la existencia de una zona de cizalla entre las capas que rotan a distinta velocidad? ¿Qué nos dicen los periodos de las ondas g sobre la composición química del núcleo? ¿Qué implicación tiene todo esto en la evolución estelar y en los procesos termonucleares del núcleo?

“Aunque el resultado plantea multitud de nuevas preguntas, la detección inequívoca de ondas de gravedad en el núcleo solar era el objetivo principal de GOLF. Es el resultado más importante de SOHO en la última década y uno de los mayores descubrimientos de la historia de este observatorio”, reconoce Bernhard Fleck, científico del proyecto SOHO de la ESA.

La próxima misión solar de la ESA, Solar Orbiter, también estudiará el interior de nuestra estrella, pero para proporcionar información detallada de las regiones polares y de la actividad solar. Entretanto, la futura misión de búsqueda de planetas de la ESA, Plato, investigará la actividad sísmica en las estrellas de los sistemas exoplanetarios que descubra, aumentando nuestros conocimientos sobre los procesos relevantes en estrellas similares a nuestro Sol.

Notas para los editores

El artículo “Asymptotic g modes: Evidence for a rapid rotation of the solar core”, de E. Fossat et al., está publicado en Astronomy & Astrophysics. (URL)

Para más información, contactar con:

Teléfono: +34 91 813 13 59
Email: [email protected]
Eric Fossat
Laboratoire Lagrange
Université Côte d’Azur
Observatoire de la Côte d’Azur, France
Email: [email protected]
Bernhard Fleck
ESA SOHO Project Scientist
Email: [email protected]
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: [email protected]