El sol, para la gran mayoría de las personas no especializas en astronomía, parece inmutable, una especie de luz permanente que vuelve cada mañana. Pero, gracias a la ciencia, se sabe que ese cúmulo de plasma impulsado por fusión permanente está en constante cambio. Aproximadamente cada 11 años, oscila entre un letargo y una época activa e ingobernable marcada por manchas solares y erupciones solares, como llamaradas y explosiones de plasma.
Se está acercando a su nivel máximo de actividad en el ciclo actual y no se está comportando exactamente según lo planeado. Los científicos habían predicho que este ciclo (iniciado en 2019) sería débil, como el anterior, pero el astro está sorprendiendo a los investigadores. La actividad solar ya ha superado lo previsto, alcanzando niveles no vistos en 20 años, y el máximo solar podría llegar el próximo año, meses antes de las estimaciones iniciales.
En junio y julio, según un informe de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés), hubo un promedio de aproximadamente 160 manchas solares diarias, más del doble de lo previsto. Además, pudieron identificar que las erupciones solares también están aumentando.
La discrepancia entre la predicción y la observación fue evidente ya en julio de 2022, cuando Nicola Fox, entonces directora de la división de heliofísica de la NASA, escribió en el sitio web de la organización que “el sol ha estado mucho más activo en este ciclo de lo previsto”.
Una predicción fiable es ahora más importante que nunca debido a la creciente dependencia de tecnología vulnerable. La atmósfera de la Tierra se hincha con la actividad solar y aumenta la resistencia sobre los muchísimos satélites que necesitan maniobrar en órbita. Los estallidos solares pueden quemar equipos electrónicos, interferir señales de radio, confundir los sistemas GPS e interrumpir las redes eléctricas.
Los desafíos de predecir el ciclo solar son numerosos. En principio, no sigue un patrón claro de un ciclo al siguiente. Algunos son más cortos que otros, por ejemplo, y la física solar es todavía una disciplina relativamente joven.
Históricamente, los investigadores buscaban correlaciones estadísticas entre la actividad solar y el número de manchas solares, su superficie total y el momento de su aparición. Pero el consenso científico es que esas técnicas, incluso aunque estén modernizadas, no revelan mucho sobre el comportamiento futuro del sol. Ahora, impulsados por observaciones más sofisticadas, los científicos están evaluando y perfeccionando métodos que utilizan el funcionamiento interno del sol como guía.
Los científicos, sin darse cuenta, comenzaron a rastrear el ciclo solar hace más de 400 años, cuando Galileo observó por primera vez manchas solares que salpicaban la cara del sol. Ahora está claro que estas manchas oscuras son abundantes durante el máximo solar y en su mayoría ausentes durante el mínimo solar. Hoy, mientras los científicos continúan mejorando su comprensión de la física que impulsa esa oscilación, las manchas solares todavía sirven como sustitutos de la actividad del sol.
En 1989, la NASA y la NOAA comenzaron a pedir a los paneles de predicción del ciclo solar que pronosticaran la intensidad y el momento del próximo ciclo solar. Para ello, los expertos del panel evalúan las predicciones hechas por otros investigadores en el campo. Estas predicciones suelen utilizar un valor llamado R como indicador de la actividad del sol. Consiste en el promedio de 13 meses del número de manchas solares ponderado durante el mes actual más seis meses en cada lado. Conocer el máximo de ese índice R parece hoy, para los científicos, una predicción poco probable.
Detrás de medir el sol
En 2006, el panel de predicción del Ciclo 24 inició sus deliberaciones. Al final, no pudo llegar a un consenso y predijo que ese ciclo iba a ser muy débil o muy fuerte. Resultó ser débil. “Estaban prácticamente divididos por la mitad”, dijo Lisa Upton, copresidenta del actual panel de predicción del Ciclo 25 y física solar del Southwest Research Institute. “Hubo algunos intercambios acalorados”.
En la nueva fase que implica predecir el ciclo 25, que comenzó en diciembre de 2019, parecía mucho más sencillo. En marzo de 2019, Upton y sus colegas indicaron que alcanzaría su punto máximo en julio de 2025 con un promedio de 115 manchas solares.
Habían examinado 61 predicciones con valores R que oscilaban entre 50 y 229, pero favorecían una clase de predicciones basadas en la física solar que coincidían en gran medida entre sí. “Lo tuvimos bastante fácil -continuó Upton-. Todos estuvimos de acuerdo en que iba a haber un ciclo bastante débil”.
Los métodos utilizados por los especialistas implica la búsqueda de parámetros físicos observables, llamados precursores, que presagian la fuerza del ciclo venidero. Y, por otro lado, utiliza modelos por computadora para recrear la física del sol y hacerlo girar hacia adelante. Entre los precursores, el predictor más exitoso hasta ahora es la fuerza del campo magnético en los polos del sol durante el mínimo solar, en el que el panel de predicción del Ciclo 25 basó su pronóstico actual.
Cuando el sol está inactivo, su campo magnético es un dipolo, como una barra magnética con extremos positivos y negativos. La fuerza del dipolo gobierna un proceso que eventualmente invierte la polaridad del campo magnético, lo que causa el ciclo solar. A lo largo de los años, los científicos han descubierto que la intensidad del campo polar como mínimo está fuertemente correlacionada con la intensidad del ciclo venidero.
Un problema con este predictor es que el campo polar sólo se ha medido directamente durante los últimos cuatro ciclos, desde 1976. Pero hay formas indirectas de medir su fuerza, como el índice aa, que utiliza perturbaciones en el campo magnético de la Tierra como indicador. para la intensidad del campo polar. Estos valores se han medido durante más de 150 años, lo que ofrece otro grupo de puntos de datos.
“Con cuatro puntos, la correlación podría ser una coincidencia, pero una vez que se obtienen 13, parece menos una casualidad”, afirmó Robert Cameron, físico solar del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Göttingen, Alemania, que fue parte del último panel de predicción.
Recientemente, un estudio dirigido por Leamon y Scott McIntosh del Centro Nacional de Investigación Atmosférica identificó otro precursor prometedor llamado evento terminador. Es el momento en que la actividad magnética del ciclo anterior desaparece y es reemplazada por la actividad magnética del nuevo.
Leamon y McIntosh encontraron pistas en datos históricos que sugieren que el momento del terminador corresponde a la fuerza del nuevo ciclo: su expresión temprana se traduce en más manchas solares y, por tanto, en un ciclo más fuerte. Basándose en el último, que ocurrió en diciembre de 2021, la pareja predijo que el ciclo 25 alcanzaría un máximo de 185 manchas solares y alcanzaría su punto máximo en julio de 2024, casi un año antes de la predicción oficial.
Sin embargo, una limitación de la mayoría de los métodos precursores es que se basan en el mínimo solar: los científicos no pueden hacer una nueva predicción hasta que el ciclo esté a punto de comenzar. Por eso a veces buscan la ayuda de métodos basados en la física que son similares a modelos complejos de predicción climática. Estas simulaciones por computadora utilizan dinámica de fluidos y electromagnetismo para recrear la física solar. Luego, los especialistas aportan datos de observación para anticipar cómo podrían verse el campo polar y otros precursores dentro de unos años.
Pero las predicciones basadas en la física son sólo la mitad de los pronósticos que analizó el panel del Ciclo 25. El resto, aunque quizás con menos éxito ahora, podría resultar útil en el futuro.
Sin embargo, Upton todavía piensa que la predicción del panel aún no está muerta. “Parece que la fuerza del ciclo podría ser un poco mayor de lo que predijimos, pero no significativamente”, dijo. Ella señala que la curva suavizada, una vez que todos los datos estén disponibles, probablemente no se desviará tan dramáticamente como los promedios mensuales que traza la NOAA.
A pesar de estas incertidumbres, Leamon confía en que los físicos estén cerca de poder emitir predicciones precisas. Para 2030, cuando se reúna el próximo panel, “tendremos un manejo mucho mejor del asunto. Éste será el último ciclo que no comprendamos del todo”, concluyó.
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