La parte más externa del Sol rota más lentamente que su interior. Y eso es un misterio.

Ahora un grupo de investigadores acaba de publicar una posible explicación a ese fenómeno tras observarlo detenidamente en alta resolución. Se han fijado en las ondas que se mueven a través de las distintas capas del Sol y han llegado a la conclusión de que el “frenazo” se produce en los 70 km más externos. Sería debido a que los fotones que emite el Sol, la luz que irradia, le restan momento angular, disminuyendo la velocidad de rotación. Este efecto debería estar presente en todas las estrellas y ser mayor cuanto más grandes sean.

La velocidad de rotación del plasma que constituye el Sol varía con la latitud (más alta en el ecuador que en los polos) y con la distancia al núcleo. Las diferencias en velocidad entre el núcleo y la superficie se detectaron hace décadas pero hasta ahora no había una explicación convincente.

Para comprobar las velocidades de rotación en las distintas capas de la fotosfera semitransparente del Sol, de unos 500 km de espesor, los investigadores tomaron imágenes durante casi cuatro años de la estrella con diferentes filtros correspondientes a diferentes longitudes de onda, empleando el Observatorio de Dinámica Solar de la NASA. Los 150 km más externos pudieron medirse con una resolución de 10 km y los investigadores encontraron que la disminución de la rotación era perceptible en los últimos 70 km, que rotan un 5 % más lentos que el resto de la fotosfera..

Los investigadores también desarrollaron un modelo para explicar estos datos basado en la transferencia de momento angular. En el interior del Sol los fotones interaccionan tanto con el plasma que ganan tanto momento angular como pierden. Pero en la fotosfera, donde los fotones escapan al espacio, la transferencia de momento plasma-fotón resulta en una pérdida neta del momento angular del plasma. El resultado es un ligero frenazo del plasma, que frena la rotación de la fotosfera en su conjunto. Este frenazo es más eficaz en la capa más externa donde la densidad de plasma es menor. Los cálculos basados en este modelo se corresponden bastante bien con los datos observacionales.

Sin embargo, este efecto frenazo no parece que pueda afectar mucho al periodo de rotación del Sol. De hecho necesitaría muchas veces la edad del universo para cambiar la velocidad de rotación del núcleo de forma significativa. Eso sí, en estrellas más brillantes el efecto sería mucho mayor.

Referencia:

Ian Cunnyngham, Marcelo Emilio, Jeff Kuhn, Isabelle Scholl, and Rock Bush (2017) Poynting-Robertson-like Drag at the Sun’s Surface Phys. Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.051102

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next