© MPS/Alexey ChizhikImpresión artística de una estrella similar al Sol que muestra una super llamarada vista en luz visible.
Se pueden encontrar pruebas de las «rabietas» solares más violentas en troncos de árboles prehistóricos y en muestras de hielo glacial milenario. Sin embargo, a partir de estas fuentes indirectas no se puede determinar la frecuencia de las súper llamaradas. Y las mediciones directas de la cantidad de radiación solar que llega a la Tierra sólo están disponibles desde el comienzo de la era espacial.
Otra forma de aprender sobre el comportamiento a largo plazo de nuestro sol es recurrir a las estrellas, como es el planteamiento de un nuevo estudio. El trabajo se publica en la revista Science.
Los telescopios espaciales modernos observan miles y miles de estrellas y registran sus fluctuaciones de brillo en luz visible. Las súper llamaradas, que liberan cantidades de energía de más de un octillón de julios en un breve periodo de tiempo, se muestran en los datos de observación como picos de brillo breves y pronunciados.
«No podemos observar el Sol durante miles de años», el Prof. Dr. Sami Solanki, Director en el MPS y coautor, explicó la idea básica de la investigación. «En cambio, podemos monitorizar el comportamiento de miles de estrellas muy similares al sol durante cortos periodos de tiempo. Esto nos ayuda a estimar la frecuencia con la que se producen las super llamaradas», añade.
En busca de parientes cercanos del Sol
En el estudio actual, el equipo formado por investigadores de la Universidad de Graz (Austria), la Universidad de Oulu (Finlandia), el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, la Universidad de Colorado Boulder (EE.UU.) y el Comisariado de Energías Atómicas y Alternativas de París-Saclay y la Universidad de París-Cité, analizó los datos de 56.450 estrellas similares al sol observadas por el telescopio espacial Kepler de la NASA entre 2009 y 2013.
«En su conjunto, los datos de Kepler nos proporcionan pruebas de 220.000 años de actividad estelar», afirmó el Prof. Dr. Alexander Shapiro, de la Universidad de Graz.
Para el estudio fue crucial la cuidadosa selección de las estrellas a tener en cuenta. Al fin y al cabo, las estrellas elegidas debían ser «parientes» especialmente cercanos del Sol. Por ello, los científicos sólo admitieron estrellas cuya temperatura superficial y brillo fueran similares a los del Sol.
Los investigadores también descartaron numerosas fuentes de error, como la radiación cósmica, el paso de asteroides o cometas, así como estrellas no similares al Sol que en las imágenes Kepler pudieran por casualidad estallar en las proximidades de una estrella similar al Sol. Para ello, el equipo analizó minuciosamente las imágenes de cada una de las posibles súper llamaradas -de sólo unos pocos píxeles de tamaño- y sólo contabilizó aquellos eventos que podían asignarse de forma fiable a una de las estrellas seleccionadas.
De este modo, los investigadores identificaron 2.889 súper llamaradas en 2.527 de las 56.450 estrellas observadas. Esto significa que, de media, una estrella de tipo solar produce una súper llamarada aproximadamente una vez por siglo.
«Los cálculos de alto rendimiento de la dinamo de estas estrellas de tipo solar explican fácilmente los orígenes magnéticos de la intensa liberación de energía durante tales súper llamaradas», afirma el coautor, el Dr. Allan Sacha Brun, del Comisariado de Energías Atómicas y Alternativas de París-Saclay y de la Universidad de París-Cité.
Sorprendentemente frecuentes
«Nos sorprendió mucho que las estrellas similares al Sol fueran propensas a súper llamaradas tan frecuentes», afirma el Dr. Valeriy Vasilyev, primer autor, del MPS. Estudios anteriores realizados por otros grupos de investigación habían hallado intervalos medios de mil o incluso diez mil años.
Sin embargo, los estudios anteriores no podían determinar la fuente exacta de la llamarada observada y, por tanto, tenían que limitarse a estrellas que no tuvieran vecinas demasiado cercanas en las imágenes del telescopio. El estudio actual es el más preciso y sensible hasta la fecha.
También se han sugerido intervalos de tiempo medios más largos entre fenómenos solares extremos en estudios que buscan pruebas de tormentas solares violentas que impacten en la Tierra. Cuando un flujo especialmente elevado de partículas energéticas procedentes del Sol alcanza la atmósfera terrestre, produce una cantidad detectable de átomos radiactivos, como el isótopo radiactivo del carbono 14C.
Estos átomos se depositan en archivos naturales como los anillos de los árboles y el hielo de los glaciares. Así, incluso miles de años después, la repentina afluencia de partículas solares de alta energía puede deducirse midiendo la cantidad de 14C con tecnologías modernas.
De este modo, los investigadores pudieron identificar cinco eventos extremos de partículas solares y tres candidatos dentro de los últimos doce mil años del Holoceno, lo que lleva a una tasa media de ocurrencia de una vez cada 1.500 años.
Se cree que el más violento ocurrió en el año 775 de nuestra era. Sin embargo, es muy posible que en el pasado se produjeran más eventos de partículas violentas de este tipo y también más súper llamaradas en el Sol.
«No está claro si las llamaradas gigantescas van siempre acompañadas de eyecciones de masa coronal ni cuál es la relación entre las súper llamaradas y los fenómenos extremos de partículas solares. Esto requiere más investigación», señaló el coautor, el Prof. Dr. Ilya Usoskin, de la Universidad de Oulu (Finlandia). Por tanto, si nos fijamos en las pruebas terrestres de fenómenos solares extremos pasados, podríamos subestimar la frecuencia de las súper llamaradas».
Previsión de meteorología espacial peligrosa
El nuevo estudio no revela cuándo se producirá el próximo arrebato solar. Sin embargo, los resultados invitan a la prudencia. «Los nuevos datos nos recuerdan que incluso los fenómenos solares más extremos forman parte del repertorio natural del Sol», afirma la coautora del estudio, la Dra. Natalie Krivova, del MPS.
Durante el evento Carrington de 1859, una de las tormentas solares más violentas de los últimos 200 años, la red telegráfica se colapsó en amplias zonas del norte de Europa y Norteamérica. Según las estimaciones, la llamarada asociada liberó sólo una centésima parte de la energía de una súper llamarada. Hoy, además de las infraestructuras en la superficie terrestre, los satélites estarán especialmente en peligro.
La preparación más importante para las tormentas solares fuertes es, por tanto, una previsión fiable y oportuna. Como medida de precaución, los satélites, por ejemplo, podrían ser apagados. A partir de 2031, la sonda espacial Vigil de la ESA ayudará en la tarea de previsión.
Desde su posición de observación en el espacio, observará el Sol desde un lado y se dará cuenta antes que las sondas terrestres de cuándo se están gestando en nuestra estrella procesos que podrían provocar una peligrosa meteorología espacial. En la actualidad, el MPS está desarrollando el Polarimetric and Magnetic Imager para esta misión.
Más información: Valeriy Vasilyev, Sun-like stars produce superflares roughly once per century, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adl5441. www.science.org/doi/10.1126/science.adl5441
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