El Sol tiene una cara que resulta difícil de observar desde la Tierra. Su atmósfera cambia constantemente, está atravesada por campos magnéticos y en ella se producen fenómenos que pueden liberar enormes cantidades de energía. Para estudiar con detalle lo que ocurre en sus capas más bajas, una misión internacional ha llevado un observatorio solar hasta la estratosfera.
Se trata de Sunrise III, un observatorio solar transportado por globo en el que participan el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL). Durante su vuelo de 2024, la misión recopiló alrededor de 200 terabytes de datos científicos y registró, entre otros fenómenos, una fulguración solar de clase M5.3.
Los principales resultados de esta campaña han sido presentados en un número especial de The Astrophysical Journal Letters, en el que participan investigadores del IAC y la ULL. Entre los autores se encuentran Valentín Martínez Pillet, Christoph Kuckein y Carlos Quintero Noda, mientras que varios de los trabajos publicados están liderados por investigadores de ambas instituciones, como Sergio Javier González Manrique, Iñigo Juanikorena Berasategi y Juan Carlos Trelles Arjona.
¿Qué es Sunrise III y por qué observa el Sol desde un globo?
Sunrise III es un observatorio solar estratosférico diseñado para estudiar la parte inferior de la atmósfera del Sol, desde su superficie hasta la cromosfera media. El observatorio opera a una altitud de entre 35 y 37 kilómetros, por encima de aproximadamente el 99 % de la atmósfera terrestre. Esta ubicación permite reducir de manera drástica uno de los principales problemas de la astronomía desde la superficie: la turbulencia atmosférica.
La consecuencia es importante. Al situarse por encima de prácticamente toda la atmósfera, Sunrise III puede obtener imágenes con una calidad y un nivel de detalle muy difíciles de conseguir desde un telescopio terrestre.
La misión alcanza una resolución espacial cercana a los 50 kilómetros sobre la superficie solar, lo que permite estudiar fenómenos que tienen lugar a escalas relativamente pequeñas dentro de la compleja atmósfera de nuestra estrella.
Un telescopio que voló durante casi una semana
Sunrise III completó en julio de 2024 un vuelo de casi una semana que llevó al observatorio desde el norte de Suecia hasta el noroeste de Canadá. El recorrido aprovechó unas condiciones especialmente favorables para la observación solar. Durante el verano, en las regiones próximas al círculo polar ártico, el Sol permanece durante largos periodos sobre el horizonte. Esto permite realizar observaciones prolongadas y muy estables.
A ello se suma la posición del observatorio en la estratosfera. La ausencia de buena parte de los efectos producidos por la atmósfera permite obtener observaciones de alta resolución espacial, información espectropolarimétrica y largas series temporales.
Además, Sunrise III puede observar simultáneamente un amplio rango de longitudes de onda, desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo cercano. De esta manera, los investigadores pueden estudiar diferentes capas de la atmósfera solar al mismo tiempo.
El objetivo: entender el magnetismo y la energía del Sol
Uno de los grandes objetivos de Sunrise III es comprender mejor la estructura, el magnetismo, la dinámica y los procesos energéticos de la fotosfera y la cromosfera.
Estas capas de la atmósfera solar están dominadas por una compleja interacción entre el plasma, los campos magnéticos, la convección y las oscilaciones. Los investigadores quieren conocer cómo se comportan estos procesos en diferentes ambientes magnéticos, desde regiones relativamente tranquilas hasta zonas donde aparecen manchas solares.
La misión presta especial atención a los fenómenos que ocurren a pequeña escala. Observarlos con suficiente resolución permite estudiar cómo se mueve la energía por la atmósfera del Sol y qué mecanismos intervienen en algunos de los fenómenos más violentos de nuestra estrella. Comprender estos procesos es importante para la física solar, pero también para conocer mejor el origen y la evolución de la actividad del Sol.
Sunrise III registró una fulguración solar M5.3
Uno de los resultados más destacados del vuelo de 2024 fue la observación de una fulguración solar de clase M5.3, acompañada de varias horas de actividad previa. Las fulguraciones solares son explosiones de radiación asociadas a procesos magnéticos en la atmósfera del Sol. Su intensidad se clasifica mediante diferentes categorías, y las de clase M se encuentran entre las de mayor intensidad, por debajo de las de clase X.
En este caso, la calidad y el volumen de las observaciones ofrecen a los científicos una oportunidad para estudiar no solo la propia fulguración, sino también qué ocurre en las horas anteriores al fenómeno.
Estos datos pueden ayudar a investigar los mecanismos físicos que desencadenan las erupciones solares y la forma en que la energía se transporta a través de la atmósfera de nuestra estrella.
200 terabytes para estudiar el Sol con un nivel de detalle sin precedentes
La cantidad de información obtenida durante el vuelo da una idea de la dimensión de la campaña científica: alrededor de 200 terabytes de datos.
El conjunto constituye uno de los registros observacionales más completos obtenidos hasta la fecha de las capas inferiores de la atmósfera solar. Su valor no reside únicamente en el volumen de información, sino también en la combinación de resolución espacial, información espectropolarimétrica y duración de las observaciones.
Los investigadores podrán utilizar estos datos para estudiar distintos fenómenos solares durante años. Entre las líneas de investigación se encuentran el magnetismo solar, la actividad de la estrella y los procesos responsables de las erupciones solares.
Una misión renovada para mirar más lejos y con mayor precisión
Sunrise III es la tercera campaña de esta misión internacional, después de los vuelos de Sunrise I, en 2009, y Sunrise II, en 2013. Aquellas campañas dieron lugar a más de un centenar de publicaciones científicas. Para el nuevo vuelo, prácticamente todos los componentes del observatorio fueron renovados o mejorados.
El sistema incorpora un telescopio de un metro de diámetro, tres instrumentos científicos situados tras el foco principal y un sistema de estabilización capaz de compensar los movimientos de la plataforma durante el vuelo. Todo el conjunto está integrado en una góndola diseñada para proteger los equipos.
La misión incorporó además tres instrumentos científicos de nueva generación, una nueva unidad de distribución de luz, una góndola rediseñada y sistemas de control y almacenamiento de datos más potentes.
Esta renovación permitió ampliar de forma notable las capacidades de Sunrise III y obtener el conjunto de observaciones que ahora empieza a generar nuevos resultados científicos.
El IAC y la Universidad de La Laguna, entre los protagonistas de la misión
La participación española tiene un peso destacado en Sunrise III. El Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad de La Laguna participan en la misión y varios investigadores vinculados a ambas instituciones forman parte de los trabajos científicos publicados a partir de los datos del vuelo.
Entre ellos se encuentran Valentín Martínez Pillet, Christoph Kuckein y Carlos Quintero Noda. Además, varios artículos están liderados por investigadores del IAC y la ULL, entre ellos Sergio Javier González Manrique, investigador Ramón y Cajal de la Universidad de La Laguna, Iñigo Juanikorena Berasategi, investigador predoctoral, y Juan Carlos Trelles Arjona, investigador posdoctoral del IAC.
La misión reúne a instituciones científicas de Europa, Estados Unidos y Japón con un objetivo común: comprender mejor las capas inferiores de la atmósfera solar y los procesos físicos que gobiernan la actividad de nuestra estrella.
Los primeros resultados publicados muestran que la campaña ha proporcionado mucho más que una gran cantidad de datos. Ha abierto nuevas líneas de investigación sobre el magnetismo solar, la actividad de nuestra estrella y los mecanismos que desencadenan sus fenómenos eruptivos.
