Datos tomados con el instrumento CRISP, en el Telescopio de 1 metro
Solar Sueco en La Palma, revelan la presencia de flujos descendentes
en la penumbra de una mancha. Los resultados han sido publicados
en Science Express. Los autores son: Göran B. Scharmer,
Vasco M.J. Henriques, Dan Kiselman, (todos pertenecientes al Instituto para la Física
Solar de la Real Academia Sueca de las Ciencias y
al Departamento de
Astronomía de la Universidad de Estocolmo), y Jaime de la Cruz
Rodríguez (Universidad de Oslo).
Una mancha es un parche oscuro en el sol que está asociado con un campo magnético intenso. La parte central de la mancha es la oscura umbra. Ésta está rodeada por la penumbra, que tiene una estrucutura de filamentos similar a los petalos de una flor.
Las manchas son más oscuras que su entorno porque el campo magnético inhibe los movimientos convectivos de debajo de la superficie, que transportan calor. Sin embargo, las manchas no son completamente oscuras y frías. Aunque pueda parecer extraño, ¡uno de los muchos misterios de las manchas, es por qué son tan brillantes! Después de todo, la penumbra brilla con un 75% del brillo solar ordinario.
¿Qué procesos físicos moldean y calientan la penumbra? ¿Es convección, del mismo tipo que opera justo debajo del sol en calma ordinario? Allí, la convección da lugar al patrón de granulación, donde el gas caliente y brillante está ascendiendo y el gas frío y oscuro está descendiendo. En caso de que procesos similares fuesen importantes en la penumbra, debería observarse un patrón de movimientos ascendentes-descendentes. Pero ese patrón no ha sido observado — hasta ahora.
Los flujos descendentes identificados en el presente estudio, están estadísticamente asociados con regiones oscuras y deben de ser convectivos por naturaleza. La conclusión es que la penumbra está energéticamente alimentada, y en gran parte estructurada, por flujos convectivos provenientes de debajo. Este resultado, que está respaldado por estudios de simulaciones numéricas, debería asentar un debate científico que lleva en pie desde hace mucho tiempo.
Adicionalmente, el efecto Evershed — un flujo sistemático hacia afuera con una velocidad de varios km/s en la penumbra — puede explicarse como la componente horizontal de estos flujos convectivos. El efecto Evershed fue descubierto en 1909 por John Evershed en el Observatorio Kodaikanal en La India.
La detección de estos flujos convectivos descendientes no ha sido fácil. Se han requerido:
Multimedia
Las imágenes pueden ser reproducidas siempre que se indique la fuente de procedencia como se indica en la línea de creditos.
Una imagen de la mancha solar y su entorno, adquirida en luz violeta,
donde la resolución espacial es la más alta. La imagen
ha sido coloreada por razones de estética. La mancha
está formada por la umbra (parte oscura y central) que a su vez
está rodeada por la penumbra de
filamentos. En el entorno de la macha se puede apreciar la red de granulación. El
campo de visión corresponde a 47000 km en la superficie del
sol. Esta imagen, con una resolución de 0.1 segundos de arco
del Telescopio Solar Sueco, representa el límite de lo que es
posible actualmente en términos de resolución espacial.
Créditos: The Royal Swedish Academy of Sciences, V.M.J. Henriques
Serie temporal de la mancha adquirida en luz violeta. Coloreada por
razones de estética. La secuencia corresponde a 53 minutos en
tiempo real.
Los filamentos penumbrales parecen moverse hacia adentro,
pero el flujo de gas en realidad de dirige hacia afuera, alejandose de
la oscura umbra. (Via YouTube.)
Créditos: The Royal Swedish Academy of Sciences, V.M.J. Henriques
Una imagen de la mancha, con la Tierra superpuesta a escala. La imagen
ha sido adquirida en luz violeta y coloreada por razones de estética.
Créditos: The Royal Swedish Academy of Sciences,
V.M.J. Henriques, Dan Kiselman, y NASA (imagen de la Tierra)
Mapa Doppler en el que las velocidades de la mancha y su entorno han
sido medidas usando el desplazamiento Doppler de la línea
espectral.
El color azul indica que el gas se mueve hacia el observador - que
corresponde a un flujo hacia arriba en la superficie del Sol. El color
rojo indica que el gas se aleja del observador - lo que corresponde a
un flujo hacia abajo en la superficie del Sol. La granulación
solar es el patrón con forma de red que rodea a la mancha. El
campo de visión corresponde a 24000 km en el Sol.
Créditos: The Royal Swedish Academy of Sciences, G.B. Scharmer, V.M.J. Henriques, D. Kiselman, J. de la Cruz Rodríguez
Imagen de la mancha con el campo de velocidades penumbrales
superpuesto, enseñando de forma alternada los desplazamientos
de la línea espectral hacia el azul o el rojo. En las regiones
coloreadas de azul, el gas se mueve hacia el observador - que es equivalente
a un movimiento hacia arriba en la superficie solar.
En las zonas coloreadas de rojo, el gas se aleja del observador - que
es equivalente a un flujo hacia abajo en la superficie del Sol. La
asimetría en las imagenes azules y rojas es debida a que la
mancha es observada con un cierto ángulo. El flujo Evershed
(dirigido radialmente hacia afuera) muestra por tanto un
desplazamiento al rojo en el lado de la mancha que apunta en
dirección contraria al observador y un desplazamiento al azul
en el otro lado: el centro del disco solar, que está hacia la
izquierda de la imagen. Esos desplazamientos al rojo que son
visibles en el lado de la mancha que apunta al centro del disco,
constituyen una forma gráfica de ilustrar el resultado de este
trabajo, cuyas principales conclusiones están basadas en un
análisis estadístico.
Créditos: The Royal Swedish Academy of Sciences, G.B. Scharmer, V.M.J. Henriques, D. Kiselman, J. de la Cruz Rodríguez