(Crédito de la imagen: NASA)
El Sol, a pesar de todo su brillo, tiende a esconderse tras un velo de misterio. Por ejemplo, su atmósfera exterior, la corona, parece estar más caliente que su superficie -mucho más caliente- y los científicos no están seguros de por qué. También hay un gran enigma sobre cómo el viento solar, que es una corriente de partículas cargadas que emanan del Sol, se acelera mientras atraviesa el espacio. ¿Qué es exactamente lo que impulsa esas partículas? Y pronto, la NASA se propone abordar otro enigma solar que tiene que ver tanto con la corona como con el viento solar.
La agencia quiere saber cómo uno se convierte en el otro – y aprender cómo esta conexión crea en última instancia la cámara de viento solar en la que vivimos, conocida como la heliosfera.
El 27 de febrero, a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX, la NASA tiene previsto lanzar la misión PUNCH de estudio del Sol a la órbita baja de la Tierra. Se lanzará junto con el observatorio SPHEREx, una especie de versión gran angular del telescopio espacial James Webb, en el marco del Programa de Servicios de Lanzamiento de la agencia, cuyo objetivo es reducir los costes de las misiones espaciales.
«PUNCH es la primera misión diseñada específicamente para unificar dos campos principales concretos dentro de la heliofísica: la física solar y la física del viento solar», declaró a la prensa el 4 de febrero Craig DeForest, investigador principal de PUNCH, del Southwest Research Institute.
PUNCH, acrónimo de Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere (Polarímetro para unificar la corona y la heliosfera), está formado por cuatro pequeños satélites que trabajarán en tándem para crear observaciones en 3D de la heliosfera interior específicamente. La «heliosfera» es una región (parecida a una burbuja) que rodea al Sol. En realidad, esta región encierra todo nuestro sistema solar, y se forma como resultado de las partículas del viento solar que fluyen desde el sol y acaban presionando el medio interestelar. Esto crea una barrera entre la parte del espacio dominada por el viento solar y el resto del universo, dejando nuestro vecindario cósmico en esta especie de cámara de viento solar.
«Nuestra heliosfera es este objeto masivo y gigantesco que se extiende tan lejos del sol, y PUNCH se va a conectar desde el extremo más cercano del sol hasta el más lejano», dijo Joe Westlake, director de la División de Heliofísica de la NASA en la sede de la agencia, a los periodistas durante la llamada.
Pero, de nuevo, lo que los científicos realmente esperan descubrir es cómo la corona se convierte en la heliosfera. «PUNCH va a ser realmente un gran unificador», dijo durante la llamada Nicholeen Viall, científica de la misión PUNCH en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Maryland.
Esto podría tener implicaciones de gran alcance, sobre todo fascinantes que ver con lo bien que podemos pronosticar eventos meteorológicos espaciales agridulces que al mismo tiempo nos proporcionan auroras preciosas y amenazas a la red eléctrica.
Cómo funciona PUNCH
Hay varios aspectos clave en el funcionamiento de PUNCH. En primer lugar, como ya se ha mencionado, no se trata de una sola nave espacial, sino de una constelación de cuatro que estarán estacionadas en diferentes zonas de la órbita terrestre baja. La razón de este cuarteto es muy interesante, y de hecho no es un concepto inédito en la exploración espacial.
«Tenemos que tener dos tipos de instrumentos, dijo DeForest, »uno que mire cerca del sol, donde es brillante, y otro que mire más lejos del sol, donde es más tenue – pero los que miran más lejos tienen un problema: hay un planeta en el camino, en la forma de la Tierra.»
Sin embargo, hay una solución.
«Teníamos que hacer el instrumento o muy lejos de la Tierra, lo que sería prohibitivo desde el punto de vista del coste», dijo DeForest. «O bien, teníamos que hacerlo tan grande como la Tierra».
El equipo optó por esta última opción. Obviamente, no es fácil -¿y quizá imposible? – fabricar una nave del tamaño de la Tierra con la tecnología de que disponemos. Así que los científicos optaron por lo siguiente. «Todo lo que tuvimos que hacer fue dividirlo en tres partes y montarlo en tres naves espaciales diferentes», dijo DeForest. «Por eso tenemos tres generadores de imágenes de gran campo».
El concepto es similar a la forma en que el equipo del Event Horizon Telescope (EHT) tomó la primera (y segunda) imagen de un agujero negro captada por la humanidad. Para lograr tal hazaña, los investigadores del EHT se dieron cuenta de que necesitarían un telescopio tan grande como la Tierra, por lo que distribuyeron varios telescopios por distintas zonas del planeta y luego unieron todos los datos.
En cuanto a la última parte de PUNCH -el cuarto miembro de la constelación de satélites-, DeForest explicó que se trata de un generador de imágenes de campo estrecho construido por el Laboratorio de Investigación Naval de Washington D.C. Éste funciona de forma diferente a los otros tres; se trata de una cámara situada de tal forma que se puede ver un eclipse solar total artificial. Recordemos, por ejemplo, el aspecto del eclipse solar total natural de 2024: un delicado halo blanco alrededor de un círculo oscuro. El halo blanco era la corona solar y el círculo oscuro, la silueta de la Luna. Es la misma idea.
«PUNCH va a ver un eclipse solar total; ver esa corona; verla mientras se extiende hacia fuera, pero es incluso mejor que un eclipse, porque se llega a ver no sólo durante el par de minutos que la luna bloquea el cuerpo principal del sol, lo que permite ver la corona, sino porque PUNCH hace un eclipse artificial, llegamos a verlo todo el tiempo, y llegamos a verlo en alta definición», dijo Viall.
«Si te imaginas poder ver el eclipse en un cielo real, lo que PUNCH consigue ver se extiende desde lo alto hasta el horizonte», añadió. «Es un volumen enorme del sistema solar».
Pero esto es sólo la mitad de la historia. Lo segundo importante de PUNCH es que es un polarímetro que aprovecha una propiedad de la luz llamada polarización.
«Un polarímetro es una cámara que puede medir la luz polarizada como la que se puede ver a través de unas gafas de sol polarizadas, y lo utilizamos para medir lo que estamos visualizando en tres dimensiones», explica DeForest.
«Todo lo que vemos a nuestro alrededor, excepto la propia fuente de luz, se dispersa a partir de una superficie o de un objeto que está en el espacio», añadió. «Por tanto, cuando observamos el viento solar, estamos observando la luz solar que se dispersa en el material que estamos viendo. Ese proceso de dispersión polariza la luz, y el grado de polarización nos dice dónde estaba el objeto en tres dimensiones.»
Efectos secundarios bienvenidos
PUNCH, si todo va según lo previsto, debería ser capaz de revelar cosas sobre el Sol que van más allá de la unificación de la corona y la heliosfera. Por ejemplo, el equipo dice que esto podría cambiar las previsiones meteorológicas espaciales, lo que significa que podríamos ser capaces de saber cuándo se producirá una tormenta solar con mayor precisión de lo que actualmente podemos. Esto es bueno para los cazadores de auroras, por supuesto, pero también es bueno en caso de que una gran tormenta con el poder de dañar a los astronautas, por ejemplo, se dirija hacia nosotros.
«Esperamos revolucionar la forma de predecir la meteorología espacial», afirmó DeForest. «Somos la primera misión capaz de rastrear los fenómenos meteorológicos espaciales en tres dimensiones de forma rutinaria en todo el sistema solar».
PUNCH también logrará trabajar con otras sondas solares, incluida la pionera Parker Solar Probe, que se sumerge literalmente en la corona solar cada cierto tiempo, la última vez en Nochebuena del año pasado.
«Juntas, las dos misiones proporcionarán los primeros conjuntos de datos complementarios, mostrando cómo el sol da lugar al viento solar y al clima espacial que abarcan un factor de mil millones en escala», dijo DeForest. «Eso es como seguir y medir simultáneamente la anatomía de una estrella de la pista de sprint y también los movimientos individuales de las moléculas de glucosa en los músculos de ese corredor».
Y, por último, DeForest destaca un «efecto secundario» especial de la ciencia principal de PUNCH: «Permitiremos una nueva astronomía al producir el mapa estelar polarimétrico más completo del mundo de algo más de tres cuartas partes del cielo visible».
