Los científicos finalmente han capturado un fenómeno de ondas solares que han estado buscando desde la década de 1940: ondas torsionales de Alfvén a pequeña escala en la corona solar. Las llamadas ondas torsionales de Alfvén se refieren a ondas magnéticas giratorias que se propagan a lo largo de líneas de campo magnético y giran hacia adelante y hacia atrás como un resorte retorcido. Se cree que pueden transportar grandes cantidades de energía en la atmósfera solar.

Este tipo de fluctuación fue propuesto por primera vez por el físico sueco Hannes Alvin en 1942. Los últimos resultados fueron confirmados con el uso del telescopio solar más potente del mundo, el Telescopio Solar Daniel K. Inouye en Hawaii, y publicados en "Nature Astronomy". Se espera que proporcione pistas clave para resolver el antiguo problema de por qué la corona es mucho más caliente que la superficie del sol.

La corona solar es la atmósfera más externa del Sol, que se extiende a millones de kilómetros y está compuesta de plasma ionizado extremadamente caliente. El plasma se conoce como el "cuarto estado" de la materia. En este estado, después de que los átomos adquieren una enorme cantidad de energía, los electrones son arrancados de alrededor del núcleo para formar partículas cargadas que están altamente dominadas por campos magnéticos. En comparación, la temperatura de la superficie en luz visible del Sol es de unos 5.500 grados Celsius, mientras que la temperatura de la corona es sorprendentemente más de un millón de grados Celsius. Este enorme contraste dio lugar al famoso "problema del calentamiento coronal". El plasma de la corona continúa fluyendo hacia afuera, formando un flujo supersónico de partículas cargadas: el viento solar, que llena todo el sistema solar y da forma a la heliosfera, y puede alterar los satélites artificiales, los sistemas de navegación y las redes eléctricas terrestres. Durante décadas se ha debatido acaloradamente cómo la corona sigue ganando suficiente energía para mantener temperaturas tan altas.

Entre muchas teorías, las ondas de Alfvén se consideran uno de los mecanismos candidatos más importantes. En un entorno de plasma compuesto por una gran cantidad de "tubos de flujo" (estructuras magnéticas de haz estrecho utilizadas para transportar plasma y energía), el único modo "puro" de Alfvén es el modo torsional, es decir, girar alrededor del eje de las líneas del campo magnético, en lugar de simplemente oscilar de un lado a otro. Estas estructuras magnéticas actúan como "rieles" para restringir el movimiento de partículas cargadas porque el plasma fluye naturalmente a lo largo de las líneas del campo magnético. Richard Morton, profesor de la Universidad de Northumbria en el Reino Unido y líder de este estudio, dijo: "Este descubrimiento pone fin a la búsqueda a largo plazo que ha continuado desde la década de 1940. Finalmente podemos ver directamente el movimiento de torsión de las líneas del campo magnético en la corona que se retuercen hacia adelante y hacia atrás".

El avance fue posible gracias al espectropolarímetro criogénico del infrarrojo cercano (Cryo-NIRSP) equipado con el telescopio Inoue. El instrumento está diseñado para observar las estructuras magnéticas y de plasma extremadamente finas de la corona. En este estudio, el equipo rastreó las señales de emisión de elementos de hierro calentados a aproximadamente 1,6 millones de grados Celsius y desarrolló nuevos métodos de análisis para distinguir el movimiento de torsión del movimiento de balanceo más común. Morton explicó: "El movimiento del plasma en la corona está dominado por el balanceo, lo que enmascarará el movimiento de torsión, por lo que tuve que desarrollar un método para 'despegar' el componente de balanceo antes de poder identificar la verdadera torsión".

A diferencia de las "ondas de torsión" que hacen que toda la estructura magnética oscile de un lado a otro, las ondas torsionales de Alfvén producen principalmente un movimiento de torsión alrededor de un eje y sólo pueden identificarse mediante espectroscopia. La espectroscopia estudia la interacción de la materia y la luz, y en física solar, los científicos utilizan el efecto Doppler para medir con precisión los pequeños cambios en las longitudes de onda espectrales causados ​​por el movimiento del plasma. El plasma que se mueve hacia la Tierra provoca un ligero "desplazamiento hacia el azul" en las líneas espectrales y un "desplazamiento hacia el rojo" alejándose de la Tierra. Al analizar señales desplazadas al rojo y al azul en direcciones opuestas a ambos lados de la estructura magnética, los investigadores pudieron identificar el movimiento de torsión oculto en la corona. Los datos muestran que estas ondas de Alfvén persisten incluso en regiones relativamente "tranquilas" de la corona.

La amplitud de onda medida actualmente es relativamente pequeña, pero los científicos creen que, debido al método de observación, esto subestima en cierta medida el valor real. Incluso según estimaciones conservadoras, es probable que estas ondas retorcidas de Alfvén transporten una parte significativa de la energía necesaria para mantener altas temperaturas en la corona e impulsar el viento solar. "Este estudio proporciona una validación clave de una serie de modelos teóricos de cómo la turbulencia de las ondas de Alfvén alimenta la atmósfera solar, y con datos de observación directa finalmente podemos comparar estos modelos con la realidad", dijo Morton.

Este descubrimiento tiene implicaciones no sólo para la forma en que entendemos el sol mismo, sino también para la predicción del clima espacial. El viento solar transporta perturbaciones magnéticas que afectan las operaciones de los satélites, los sistemas de navegación global, las comunicaciones por radio y las redes de transmisión y distribución de energía. Los investigadores observaron que las ondas de Alfvén también pueden explicar el fenómeno de los "retrocesos magnéticos" observados por la sonda solar Parker de la NASA: se trata de estructuras de repliegue repentino del campo magnético que se cree que transportan grandes cantidades de energía en el viento solar. A medida que el Telescopio Solar Inouye siga proporcionando imágenes de observación coronal de ultra alta resolución, se espera que la comunidad científica revele aún más en los próximos años cómo estas ondas magnéticas se propagan, interactúan y liberan energía en la atmósfera solar, profundizando así nuestra comprensión del sol y de todo el entorno espacial.