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Astronomía

El Sol que nos protege

Estudio identifica la forma de la burbuja magnética que envuelve al Sistema Solar

La astrofísica brasileña Merav Opher, de la Universidad George Mason, en Estados Unidos, descubrió cómo parece el Sistema Solar visto de lejos. La imagen de “nuestra casa en la galaxia”, como ella describe, es una especie de inmensa burbuja que contiene el Sol y los planetas y funciona como un escudo que impide la invasión de rayos cósmicos galácticos, uno de los tipos más energéticos de partículas, mortales para astronautas en viajes interplanetarios. Esa burbuja, llamada heliopausa, es inflada por el viento de partículas emitidas por el Sol en el medio del gas extremadamente enrarecido que existe entre las estrellas. En el viaje del Sistema Solar alrededor del núcleo de la galaxia, la heliopausa choca contra una gigantesca nube interestelar de gas y polvo en movimiento que cruza su camino. Como resultado, ese choque hace a la heliopausa asumir una forma semejante a la de los cometas que viajan contra el viento solar, con una nariz, al frente, seguido por una larga cola. En alianza con Edward Stone, del Instituto de Tecnología de California (Caltech), Merav publicó en mayo en la Science un mapa de la nariz de la heliopausa, analizando como el medio interestelar lo distorsiona.

La tarea exigió más que el esfuerzo del análisis de datos. De 2001 a 2004, Merav trabajó en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia espacial estadounidense (Nasa), en el Caltech, y atravesó el país diversas veces, de la California, en el extremo oeste, hasta la Universidad de Michigan, en la región de los Grandes Lagos. El objetivo era aprender con Tamas Gombosi a usar un programa de computadora desarrollado por él, capaz de simular en tres dimensiones la interacción entre campos magnéticos y partículas eléctricamente cargadas.

Después del aprendizaje, Merav adaptó el programa para reproducir las condiciones físicas de la frontera del Sistema Solar y convenció a Stone, físico experimental veterano contrario a nuevas colaboraciones y director científico de la misión Voyager, a trabajar en el modelo teórico de ella. “Stone percibió que necesitaba examinar la teoría más de cerca si quisiese entender mejor los datos de los Voyagers”, dice Merav. De la misma forma, ella necesitaba de la experiencia de él con los datos del Voyager 1 y 2 – actualmente a una distancia del Sol cien veces mayor que la observada entre el Sol y la Tierra, que los astrónomos llaman unidad astronómica – para compararlos con los resultados de sus simulaciones de computadora. “Tardó para que descubriéramos como usar el programa de forma creativa para extraer información de los datos”, cuenta la astrofísica.

Las cien unidades astronómicas de distancia del Sol, las Voyagers tienen 50 unidades astronómicas más por la frente hasta la nariz de la heliopausa. Hoy se encuentran en la vecindad de otra región interesante, casi esférica, donde el viento solar choca contra el gas del medio interestelar. Allí, la velocidad del viento cae abruptamente, de 400 para 40 kilómetros por segundo. “Es como las aguas de las cataratas de Foz de Iguazú, cuya velocidad es drásticamente reducida después de la caída”, compara Merav.

En diciembre de 2004, la Voyager 1 se internó en el hemisferio norte de esa región turbulenta, donde la cascada de viento solar encuentra las aguas tranquilas interestelares. El torbellino y el campo magnético del viento solar concentrado aceleran las partículas eléctricamente cargadas, que la Voyager 1 debería detectar en cantidades iguales de todas las direcciones al aproximarse a esa región. Contrariando la expectativa, sin embargo, la sonda recibió más partículas en su lado izquierdo. El modelo de Merav mostró que los datos de la Voyager 1 solo podían ser explicados si la forma de esfera de la zona de choque fuese medio abollada. Lo más sorprendente es que la deformación es causada por el campo de fuerzas magnéticas del medio interestelar que envuelve la heliopausa. Nadie esperaba que algo tan distante pudiese influenciar la zona de choque.

Simulaciones
Para entender la deformación en la zona de choque, Merav y Stone tenían que determinar la dirección necesaria del campo magnético en nuestra vecindad interestelar. Se inclinaron, entonces, sobre una franja en el cielo en que las Voyagers detectaron señales de radio venidas de la heliopausa, donde el campo magnético solar y el galáctico se tocan. En sus simulaciones, Merav varió la inclinación del campo magnético interestelar hasta que la franja de emisiones de radio coincidiese con el observado por las Voyagers. “Intenté cerca de 90 modelos diferentes”, cuenta. Estudios anteriores sugerían valores muy distintos para la inclinación del campo magnético del medio interestelar en relación al plano del Sistema Solar – uno indicaba 60 grados y el otro, 90 grados. El trabajo de Merav y Stone resolvió la contradicción, mostrando que los experimentos anteriores sugerían valores extremos posibles para la inclinación del campo. Según Merav, con la precisión y los datos disponibles, solo se puede afirmar que el campo magnético interestelar en aquella región está inclinado entre 60 y 90 grados.

Esa inclinación del campo empuja tanto la heliopausa como la zona de choque para dentro del Sistema Solar en su hemisferio sur. Datos enviados por la Voyager 2, que viaja al sur del Sistema Solar, confirman el modelo de Merav. En el 2006 la sonda comenzó a dar señales de que se aproxima a la zona de choque, a una distancia menor que la que sería de esperar en el caso que esa región no fuese deformada. Los cálculos indican que la Voyager 2 debe adentrarse en esa región aún en este año, 9 unidades astronómicas antes de que la Voyager 1, en el hemisferio norte.

Estudiar la región de influencia del Sol, la heliosfera, y a su frontera enseña mucho sobre otras estrellas. “Es la única manera de saber como las estrellas interactúan con su medio”, explica Merav. La sensibilidad inesperada de la heliosfera al campo magnético galáctico descubierto por ella indica que, en estrellas con campos magnéticos más fuertes, los efectos deben ser aún más intensos.

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