El Sol tiene la crisis de la mediana edad: ¿será culpa del campo magnético?

• Título: Stellar Mid-life Crisis: Subcritical Magnetic Dynamos of Solar-like Stars and the Break-down of Gyrochronology.
• Autores: Bindesh Tripathi, Dibyendu Nandy, Soumitro Banerjee.
• Institución del primer autor: Center of Excellence in Space Sciences India, Indian Institute of Science Education and Research Kolkata.
• Estado del artículo: publicado en MNRAS con acceso abierto en arXiv.org.

Crédito imagen de portada: NASA/SDO/AIA/LMSAL.

Cuando pensamos en la conocida crisis de la mediana edad imaginamos a una persona de entre 40 y 50 años comprándose un flamante coche deportivo, retomando antiguos hábitos de juventud como salir de fiesta o machacándose en un gimnasio para recuperar la energía perdida. De forma más o menos intensa según la persona, casi todo el mundo a esa edad echa en falta la energía o virtudes que tenía en su juventud y que han ido decayendo con el paso de los años. Aunque parezca sorprendente, las estrellas como nuestro Sol también tienen una crisis de la mediana edad. Un equipo de investigación acaba de publicar hallazgos que apuntan a que la culpa de dicha crisis la tiene el campo magnético. A continuación, os explicamos qué es lo que han encontrado, pero antes hablemos un poco sobre la edad de las estrellas…

Sol viejo o Sol joven: ¿qué es la girocronología?

La masa que tiene una estrella en el momento de su nacimiento define la longitud que tendrá su vida, es decir, durante cuánto tiempo podrá consumir combustible en su interior. Las estrellas que nacen muy masivas consumen su combustible muy rápido y tienen vidas muy cortas, mientras que las con baja masa lo consumen muy lentamente y tienen vidas larguísimas. Nuestro Sol es una estrella de tipo G, lo que se podría considerar a grandes rasgos como una estrella de masa y temperatura intermedia. Se estima que se formó hace unos 4500 millones de años. Por otro lado, también se estima que su muerte, convirtiéndose en gigante roja y más tarde en enana blanca, ocurrirá dentro de unos 4500 millones de años. Por tanto, podríamos decir que el Sol se encuentra más o menos en la mitad de su vida.

Se sabe que las estrellas del mismo tipo que el Sol nacen con una cierta velocidad de rotación. A medida que pasa el tiempo desde su nacimiento, la estrella va expulsando masa al espacio en forma de viento solar. Al expulsar dicho viento, la estrella no sólo pierde material, sino que también pierde momento angular, lo que provoca que la velocidad de rotación de la estrella disminuya a lo largo de sus miles de millones de años de vida. Además, se espera que dicha disminución en la rotación se realice de forma suave y paulatina. Por este motivo, existe un novedoso método que nos permite estimar con precisión cuál es la edad de una estrella conociendo su velocidad de rotación. A dicho método lo llamamos girocronología.

Sin embargo, la girocronología no funciona para estrellas que tienen la misma edad o son más viejas que el Sol, es decir, si ya han pasado la mitad de su vida. Además, se ha observado que, en estrellas a partir de dicha edad, se disminuye de forma drástica su actividad: desaparecen las manchas solares, disminuye en gran medida el viento solar que expulsan y hay una casi total desaparición de llamaradas o eyecciones de material, ¡es su crisis de la mediana edad! En el artículo que presentamos, el equipo investigador se pregunta qué relación existe entre el hecho de que la girocronología no funciona a partir de la mediana edad de una estrella y el hecho de que las estrellas más viejas muestran una gran inactividad.

Los ciclos solares

Es ampliamente conocido que el Sol tiene ciclos aproximadamente regulares, de unos 11 años de duración, en los que la actividad solar incrementa y después vuelve a disminuir, iniciando un nuevo ciclo de 11 años. Lo que no es tan conocido es que nuestro Sol también ha mostrado ciclos de inactividad a más largo plazo. El último de ellos es el conocido como mínimo de Maunder. Dicho mínimo de actividad solar ocurrió desde 1645 hasta 1715 d.C., periodo durante el cual el número de manchas en la superficie solar, así como su actividad, disminuyó notablemente. En la Figura 1 se muestra el número de manchas solares que presentaba nuestra estrella cada año, donde se distingue claramente el mínimo de Maunder.

Reconstrucciones de la actividad solar, realizadas a partir de isótopos (como el Carbono 14) encerrados en núcleos de hielo, muestran que ha habido al menos unos 20 mínimos similares al de Maunder durante los últimos 9000 años. En el artículo, el equipo investigador se pregunta si existe relación entre estos grandes mínimos de actividad solar y la inactividad que muestran las estrellas más viejas que el Sol.

¡La respuesta está en la dinamo!

La dinamo solar es el proceso que genera al campo magnético del Sol. Dicho campo magnético es generado debido a las corrientes eléctricas en el interior de la estrella y a su propia rotación. Dado que el campo magnético es el elemento que tienen en común las manchas, el viento y la actividad solar, en el artículo han querido estudiar sus ciclos con precisión. Para ello, han realizado simulaciones numéricas de la dinamo solar, que abarcan 9000 años de extensión temporal. En la Figura 2 se puede observar una visión general de la actividad solar a lo largo de los 9000 años simulados.

Dichas simulaciones han establecido que existe un punto crítico a partir del cual la dinamo solar deja de funcionar de manera eficiente y la actividad solar decae de forma drástica. Después de un tiempo, el punto crítico vuelve a sobrepasarse y la dinamo se reactiva. El equipo investigador afirma en el artículo que la disminución de la rotación hace que la dinamo solar pueda caer cada vez más fácilmente en dicho régimen crítico en el que pierde eficacia. Por tanto, a medida que la edad de la estrella sobrepasa cierto punto, cada vez serán más frecuentes los periodos de inactividad solar. Debido a este hecho, las estrellas que han sobrepasado esa mediana edad terminan por no tener casi ninguna actividad visible.

Por último, según afirman en el artículo, los periodos de mínima actividad solar como el de Maunder, dejan constancia de que nuestro Sol está sobrepasando el límite de edad a partir del cual su dinamo decaerá en actividad y entrará en su crisis de mediana edad. Habrá que realizar más investigaciones para verificar si esto es así, pero no sería mala idea ir ahorrando para comprarle al Sol un bonito deportivo.