Una nueva teoría explica las explosiones magnéticas rápidas que nos amenazan

Nuestro Sol es una estrella más, solo que está tan cerca que, en lugar de verla como un diminuto punto en el espacio, la distinguimos en todo su volumen. Y, por supuesto, estas estrellas no son ni “los grandes reyes del pasado” ni “luciérnagas que se quedaron pegadas en esa cosa negra y azul de arriba”. Para muchos, ese fue nuestro primer contacto con la naturaleza de las estrellas, la conversación entre Timón y Simba en la película “El Rey León”. Dos explicaciones falsas que se seguían de una tercera en la voz de Miguel Ángel Jenner encarnando a Pumba: “Siempre pensé que eran bolas de gas quemándose a millones de kilómetros de aquí”. El facóquero tenía razón, en cierto modo son esferoides (casi esferas) de gas y plasma (otro estado de la materia que surge al seguir calentando el gas) que, si bien no se queman, liberan energía mediante reacciones de fusión nuclear (uniendo elementos químicos para formar otros nuevos, como hidrógeno en helio).

Ahora bien, esto no es ni una primera zambullida en cómo funcionan realmente las estrellas, es, con suerte, el equivalente a mojar la punta del dedo gordo del pie, para ver si el agua está fría. Esas enormes masas no son esferas perfectas y sólidas que podamos imaginar con facilidad, la materia que las forma, en buena parte, está cargada eléctricamente. En el plasma, por ejemplo, las moléculas han recibido suficiente energía como para separarse en una sopa de partículas menores, como electrones e iones, de los cuales, ahora, solo nos interesa saber que tienen carga eléctrica. Y sabemos que las cargas eléctricas en movimiento producen campos magnéticos y que el magnetismo, a su vez, afecta a las partículas cargadas eléctricamente. Imagina ahora esa amalgama inabarcable de electrones e iones con un diámetro 100 veces el de nuestra Tierra. Solo entonces comenzaremos a imaginar lo complejo que es comprender la naturaleza de las estrellas y cómo, la actividad de estos campos magnéticos afecta a los eventos que se producen en ellas. Pues es precisamente eso en lo que han estado investigando un equipo del Dartmouth College.

Cosas que se mueven

La palabra clave, en caso de que tengamos que quedarnos con una, es “reconexión”, un evento que está tras esas famosas erupciones solares. Sabemos a grandes rasgos cómo funcionan y lo que implican, pero, una vez más, su complejidad nos deja con multitud de lagunas como, por ejemplo, qué factores afectan a la velocidad a la que se producen estas reconexiones, facilitándolas para reducir el tiempo entre ellas. Ahora explicaremos qué es eso de una “reconexión”, pero por ahora podemos intuir en qué consiste la pregunta y la relación que puede tener con nosotros, ya que estas erupciones solares y las eyecciones de masa coronal, pueden viajar hasta aquí y afectar a nuestra tecnología, poniéndonos en riesgo como ya ha sucedido en otros momentos de la historia. Comprender mejor el mecanismo que hay tras ellas ayudará a protegernos.

Hablemos ahora de la reconexión. Lo primero que hemos de saber es que, cuando hay corrientes eléctricas en movimiento, como un cable enrollado en torno a un eje (una bobina) o movimientos en las partículas eléctricamente cargadas del Sol, por ejemplo, se forman campos magnéticos. En principio, todo campo magnético tiene dos polos, uno norte y otro sur. Para comprenderlo, podemos imaginar una serie de filamentos que emergen de cada uno de sus polos y viajan hasta el contrario, rodeando el objeto mediante una serie de arcos. En el caso de la Tierra, nos rodean por completo, pero la “caótica” superficie del Sol hace que se formen pequeños campos magnéticos, cada uno con sus polos que se mueven por la superficie del sol, trazando arcos sobre él. Esos filamentos reciben el nombre de líneas de campo magnético.

Reconexión

Pues bien, sabemos que, cuando dos líneas de campo de direcciones opuestas se unen (un extremo que salga de un polo sur con otro que salga de un polo norte, por decirlo así), se separan en algún momento y, entonces, vuelven a unirse para finalmente romperse de manera violenta, eso, es lo que llamamos reconexión. Ya sospechábamos que la velocidad de estos procesos tenía que ver con el efecto Hall (que habla sobre cómo surgen campos eléctricos según el comportamiento de las cargas eléctricas en un campo magnético). Sin embargo, no teníamos una buena hipótesis sobre el mecanismo concreto que había detrás.

El nuevo estudio, plantea que el efecto Hall detiene la conversión de la energía del campo magnético en partículas en estado de plasma. Esta disminución del plasma, podríamos decir, que reduce la presión del punto donde tendrá lugar la reconexión, haciendo que las líneas de campo se unan entre sí al haber “menor presión entre ellas”. Por supuesto, todo esto son simplificaciones que poca justicia hacen al estudio original, pero que nos ayudan a intuir en qué consiste el avance.

Cuanto más conozcamos sobre estos procesos mejor comprenderemos los peligros a los que nos exponemos como humanidad y, solo entonces, podremos anticiparnos y protegernos de ellos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La innovación de este estudio no está en sugerir que el efecto Hall es el responsable de la reconexión rápida, sino el plantear un posible mecanismo que relacionaría el efecto Hall con las manifestaciones de esas reconexiones. Es el equivalente a decir que, hasta ahora, sabíamos que debíamos llegar de nuestra casa al trabajo, pero que ahora conocemos el camino concreto que los separa.

REFERENCIAS (MLA):

• Liu, YH., Cassak, P., Li, X. et al. First-principles theory of the rate of magnetic reconnection in magnetospheric and solar plasmas. Commun Phys 5, 97 (2022). https://doi.org/10.1038/s42005-022-00854-x