El 1 de mayo de 2019, la estrella de al lado hizo erupción.
En cuestión de segundos, Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro sol, se volvió miles de veces más brillante de lo habitual, hasta 14 000 veces más brillante en el rango ultravioleta del espectro. El estallido de radiación fue lo suficientemente fuerte como para dividir cualquier molécula de agua que pudiera existir en el planeta templado del tamaño de la Tierra que orbita alrededor de esa estrella; explosiones repetidas de esa magnitud podrían haber despojado al planeta de cualquier atmósfera.
Sería una mala noticia si el sol de la Tierra alguna vez se enojara tanto.
Pero el sol tiene sus momentos, el más famoso, en las horas previas al amanecer del 2 de septiembre de 1859. En ese momento, una brillante aurora iluminó el planeta y apareció tan al sur como La Habana. La gente de Missouri podía leer con su luz, mientras que los mineros que dormían al aire libre en las Montañas Rocosas se despertaron y, pensando que era el amanecer, comenzaron a preparar el desayuno. Todo el hemisferio norte estaba tan claro como si el sol se hubiera puesto una hora antes, informó el Times de Londres unos días después.
Mientras tanto, las redes de telégrafos se volvieron locas. Saltaron chispas de los equipos, algunos de los cuales se incendiaron, y los operadores en Boston y Portland, Maine, arrancaron los cables telegráficos de las baterías pero siguieron transmitiendo, alimentados por la energía eléctrica que surgía de la Tierra.
Los hechos de ese viernes evocaron descripciones bíblicas. Las manos de los ángeles cambiaron el glorioso escenario de los cielos, informó el Cincinnati Daily Commercial . El ímpetu real fue un poco más prosaico: los cielos habían sido incendiados por una enorme gota de gas cargado eléctricamente, disparada desde el sol después de un destello de luz conocido como llamarada solar.
El clima espacial encapsula las condiciones prevalecientes en el sistema solar causadas por el viento solar y el campo magnético de gran alcance del sol. Los cambios repentinos en el sol, como llamaradas y erupciones de material, son como frentes meteorológicos que traen consigo "tormentas" magnéticas que se pueden sentir en los planetas. En la Tierra, esto puede causar auroras impresionantes, pero también puede causar estragos en la electrónica. El destello de luz de una bengala tarda unos 8 minutos en llegar a la Tierra; El material solar expulsado del sol en una eyección de masa coronal (CME) puede tardar horas o días en recorrer la distancia. Las tormentas magnéticas pueden ser breves o durar varios días.
Tal gota, una maraña de plasma y campos magnéticos, se conoce como eyección de masa coronal. Al llegar a la Tierra, tal eyección puede desencadenar la más feroz de las tormentas geomagnéticas. La tormenta de 1859, llamada Evento Carrington por el científico que presenció la llamarada que la precedió, ha sido considerada durante mucho tiempo como el golpe más poderoso que el sol haya dado jamás.
Pero en los últimos años, la investigación ha indicado que el Evento de Carrington fue solo una muestra de lo que el sol puede arrojarnos. Los anillos de los árboles y los núcleos de hielo codifican ecos de tormentas solares dramáticamente más fuertes en el pasado distante. Y otras estrellas, como Proxima Centauri, muestran que incluso los estallidos solares más enérgicos documentados palidecen en comparación con lo que es posible.
Sin embargo, el evento Carrington ofrece pistas importantes sobre lo que el sol podría tener reservado para la Tierra en el futuro, escribe el físico solar Hugh Hudson en la Revisión anual de astronomía y astrofísica de 2021. El peligro acecha para los activos tecnológicos de la humanidad, especialmente los que se encuentran en el espacio, escribe Hudson, de la Universidad de Glasgow. A raíz de un evento similar al de Carrington hoy, las redes eléctricas enteras podrían cerrarse y los satélites GPS podrían desconectarse.
Comprender cuán severas pueden ser las tormentas solares proporciona información sobre lo que el universo puede lanzar en nuestro camino, y tal vez cómo predecir la próxima para que estemos mejor preparados cuando suceda.
Anatomía de una bengala
Aproximadamente 18 horas antes de que el evento de 1859 iluminara los cielos de la Tierra, un astrónomo inglés notó algo extraño en la superficie del sol.
Mientras trabajaba en su observatorio, Richard Carrington vio dos brillantes puntos de luz emerger de entre un puñado de manchas solares oscuras y desaparecer en cinco minutos. Otro astrónomo inglés, Richard Hodgson, vio lo mismo y observó que era como si la brillante estrella Vega hubiera aparecido en el sol. Al mismo tiempo, las agujas de una brújula en el Observatorio Kew de Inglaterra se movieron, un indicio de la tormenta magnética que estaba a punto de ocurrir.
Antes de eso, nadie sabía acerca de las erupciones solares, principalmente porque nadie estaba rastreando las manchas solares todos los días despejados como lo hacía Carrington. Pasarían décadas antes de que los astrónomos y los físicos pudieran desentrañar la física de las erupciones solares y su impacto en la Tierra.
En 1859, el astrónomo inglés Richard Carrington estaba haciendo este boceto de las manchas solares (izquierda), cuando vio dos gotas de luz emerger del gran grupo de manchas cerca de la parte superior. Carrington dibujó la primera aparición de la bengala como dos regiones en forma de frijol ubicadas entre los puntos (etiquetados como A y B en primer plano a la derecha). Cinco minutos más tarde, los dos puntos blancos se habían desviado hacia la derecha y se habían desvanecido considerablemente (marcados con C y D).
CRÉDITO: S. PROSSER, OXFORD UNIVERSITY PRESS 2018 (IZQUIERDA) / RICHARD CARRINGTON, DOMINIO PÚBLICO (DERECHA)
Una llamarada solar es una erupción en el sol, un repentino destello de luz, generalmente cerca de una mancha solar, que puede liberar tanta energía como aproximadamente 10 mil millones de bombas nucleares de 1 megatón. El desencadenante es una liberación repentina y localizada de energía magnética reprimida que emite radiación en todo el espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos gamma.
Muchas erupciones solares, aunque no todas, van acompañadas de una eyección de masa coronal, una enorme porción del gas caliente del sol expulsado al espacio junto con una maraña de campos magnéticos. Miles de millones de toneladas de material solar pueden salir volando hacia el sistema solar, cruzando los 150 millones de kilómetros hasta la órbita de la Tierra en cualquier lugar, desde unas 14 horas hasta unos pocos días.
La mayoría de las erupciones solares no alcanzan nuestro planeta por un amplio margen. Pero ocasionalmente, uno apunta directamente a la Tierra. Y ahí es cuando las cosas pueden ponerse interesantes.
Aproximadamente ocho minutos después de una llamarada solar, su luz llega a la Tierra en un destello de luz visible. Eso es también cuando un pico de luz ultravioleta y rayos X rocía la atmósfera superior, causando una ligera perturbación magnética en la superficie. Esa fue la sacudida que detectaron los instrumentos magnéticos en Kew en 1859.
La eyección de masa coronal puede desencadenar una tormenta geomagnética cuando se encuentra con el campo magnético que envuelve a la Tierra. La perturbación del campo magnético induce a las corrientes eléctricas a pasar a través de los conductores, incluidos los cables e incluso el propio planeta. Al mismo tiempo, partículas cargadas a alta velocidad arrojadas por el sol chocan contra los átomos en la atmósfera superior, iluminando la aurora.
El 6 de septiembre de 2017, el sol emitió una poderosa llamarada solar de clase X, una designación reservada para las llamaradas más intensas. Visto aquí en luz ultravioleta capturada por el Observatorio de Dinámica Solar en órbita de la NASA, la llamarada fue una de las más fuertes vistas en años y se produjo en medio de una serie de erupciones solares ese mes. Los hilos brillantes son filamentos abrasadores de plasma atrapados por campos magnéticos que forman un arco sobre la superficie del sol.
CRÉDITO: NASA / GSFC / SDO
La llamarada de 1859 ha sido durante mucho tiempo, y sigue siendo, un destacado en su energía y efectos en la Tierra. Las erupciones solares de potencia comparable a menudo se denominan "eventos de Carrington". Pero no está solo.
A menudo se la describe como la tormenta más intensa jamás registrada, dice Jeffrey Love, geofísico del Servicio Geológico de EE. UU. en Denver. "Es posible que eso no sea exactamente cierto, pero ciertamente es una de las dos tormentas más intensas". O tres o cuatro.
En mayo de 1921, el sol provocó en nuestro planeta una tormenta geomagnética a la par del Evento Carrington. Como en 1859, una brillante aurora apareció mucho más allá de las regiones polares. Los sistemas de telégrafo y teléfono se averiaron y algunos provocaron incendios destructivos.
Y solo 13 años después de que Carrington espiara su destello homónimo, apareció otra tormenta solar que, según algunas medidas, puede haberlo superado. "Parece ahora, según las mediciones de la aurora y del magnetómetro, que un evento en 1872 fue probablemente más grande que el evento de Carrington", dice Ed Cliver, un físico solar retirado de la Fuerza Aérea de EE. UU.
Estas tormentas muestran que el Evento Carrington no fue un cisne negro, dice Hudson. En todo caso, el sol se ha estado conteniendo en la era moderna. La evidencia del pasado más distante apunta a algunas tormentas solares que hacen que el Evento Carrington parezca casi insignificante en comparación.
bengalas olvidadas
Los árboles tienen una larga memoria. Cada año de crecimiento narra detalles sobre las condiciones ambientales en ese momento en anillos anuales concéntricos. A partir de esos anillos, los investigadores pueden reconstruir escenas del pasado de la Tierra.
Algunos árboles de cedro en Japón recuerdan un tsunami de partículas atómicas lanzadas desde el sol alrededor del año 775. Esos árboles registraron un aumento significativo en el carbono-14, una variante radiactiva del carbono que los árboles absorben de la atmósfera. El carbono 14 emerge de los choques entre el nitrógeno atmosférico y los rayos cósmicos, partículas de alta velocidad del espacio que golpean nuestro planeta a diario. Algunas erupciones solares bañan la Tierra con un exceso de rayos cósmicos, lo que aumenta la producción de carbono-14. El cambio en los niveles de carbono-14 registrado en 775 fue unas 20 veces mayor que el flujo y reflujo normal del sol, informaron los investigadores en 2012.
La sugerencia clara era que podrían ocurrir súper eventos, porque esto era un factor de 10, si se trataba de una llamarada solar, un factor de 10 o 20 o más mayor que el Evento Carrington, dice Hudson.
En las primeras horas del 1 de marzo de 2011, una onda en el viento solar golpeó el campo magnético de la Tierra y desencadenó una tormenta geomagnética menor, lo que provocó la aurora etérea que se ve aquí sobre el campo de investigación Poker Flat en Alaska.
CRÉDITO: NASA / GSFC / JAMES SPANN
Un aumento de carbono-14 en los anillos de los árboles mostró signos de otro evento solar considerable en 994. Los núcleos de hielo de la Antártida mostraron un aumento correspondiente, tanto en 994 como en 775, de berilio-10, otro producto de los rayos cósmicos, lo que agrega más certeza al árbol. Hallazgos de anillos.
Mirando más atrás en el tiempo, un estudio de núcleos de hielo sugiere un tercer evento similar alrededor del 660 a. Y en agosto (en un documento que aún se encuentra en revisión por pares), los investigadores informaron dos picos más de carbono-14 en los anillos de los árboles de alrededor de 7176 a. C. y 5259 a. C., posiblemente a la par con el evento 775.
Es difícil comparar directamente estas tormentas pasadas con el Evento Carrington, dice Ilya Usoskin, físico espacial de la Universidad de Oulu en Finlandia y coautor del estudio de agosto. La llamarada de 1859 no produjo una lluvia de partículas en la Tierra, por lo que no hay recuentos de carbono-14 para comparar. Pero el evento 775 parece ser una de las tormentas de partículas solares más fuertes registradas en los últimos 12.000 años, dice Usoskin.
Hay una trampa, señala Hudson. Los anillos de los árboles se establecen anualmente, por lo que algunas llamaradas más pequeñas en el lapso de varios meses pueden aparecer como un gran evento en el registro de anillos de árboles.
Pero incluso entonces, cualquiera de estos destellos más pequeños puede haber sido impresionante. Cada uno de esos eventos sería al menos del orden de tres veces más grande que el Evento Carrington en términos de su energía, dice Cliver.
Eso, sin embargo, sigue siendo modesto en comparación con otras estrellas de nuestra galaxia.
Súper bengalas
Si existe vida en el planeta que orbita Próxima Centauri, probablemente tenga dificultades.
Realmente estás buscando tener algo como un evento de Carrington todos los días, dice Meredith MacGregor, astrofísica de la Universidad de Colorado Boulder. Incluso las "súper bengalas" más fuertes, como la que ella y sus colegas detectaron en 2019, pueden estallar aproximadamente cada dos días. Su equipo detectó esa llamarada, posiblemente 100 veces más poderosa que el Evento Carrington, después de observar la estrella de al lado durante solo 40 horas.
Con un aluvión casi constante de bengalas, cualquier atmósfera adherida al planeta rocoso acurrucado cerca de la estrella nunca tendría tiempo de recuperarse. "Sí, un evento de Carrington freiría algunos dispositivos electrónicos y arruinaría las señales de GPS", dice MacGregor, "pero no destruirá la habitabilidad de nuestro planeta".
La estrella Proxima Centauri y su dúo vecino de Alpha Centauri A y B son las estrellas más cercanas al sol, a solo 4,2 años luz de distancia. Proxima, el más cercano del trío, es un orbe rojo tenue con destellos frecuentes y poderosos que golpean el planeta de la masa de la Tierra que orbita cerca de él.
CRÉDITO: DIGITALIZADO SKY SURVEY 2. AGRADECIMIENTO: DAVIDE DE MARTIN / MAHDI ZAMANI
Para ser claros, Proxima Centauri no es como el sol. Es una enana M, un orbe diminuto que brilla en rojo. Y estas diminutas estrellas son famosas por sus llamaradas de gran tamaño. Pero algunas estrellas similares al Sol también pueden enviar súper bengalas.
Esta comprensión proviene de telescopios en el espacio diseñados para buscar planetas alrededor de otras estrellas. El ahora desaparecido telescopio Kepler de la NASA hizo esto al buscar sutiles caídas en la luz de las estrellas cuando los planetas cruzaban frente a sus soles.
Durante cuatro años, Kepler registró 26 súper erupciones, hasta unas 100 veces más energéticas que el Evento Carrington, en 15 estrellas similares al Sol, informaron los investigadores en enero. La misión TESS en curso de la NASA, otro telescopio espacial que busca exoplanetas, encontró una frecuencia similar de superllamaradas en estrellas similares al Sol en su primer año de funcionamiento.
Los datos de Kepler implican que las estrellas similares al Sol experimentan el más poderoso de estos destellos aproximadamente una vez cada 6.000 años. La erupción más poderosa de nuestro sol en ese lapso de tiempo es un orden de magnitud más débil, pero ¿podría haber una súper llamarada en nuestro futuro?
No creo que ninguna teoría tenga suficiente capacidad predictiva para significar algo, dice Hudson. La teoría principal básicamente dice que cuanto más grande es la mancha solar, mayor es la llamarada. Las manchas solares marcan donde el campo magnético del sol atraviesa su superficie, evitando que el gas caliente burbujee desde abajo. El lugar se ve oscuro porque es más fresco que todo lo que lo rodea.
Y esa es una diferencia entre el sol y sus vecinos eruptivos. Las súper erupciones parecen ocurrir en estrellas con manchas frías y oscuras mucho más grandes que las que aparecen en el sol. "Basado en áreas de puntos conocidas, por lo tanto, habría un límite", dice Hudson.
Las complejidades de las maquinaciones magnéticas de cualquier estrella (manchas, destellos, etc.) aún no se comprenden bien, por lo que vincular todas estas observaciones en una historia cohesiva llevará tiempo. Pero la búsqueda para comprender todo esto podría mejorar las predicciones sobre qué esperar del sol en el futuro.
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Las llamaradas que son lo suficientemente poderosas como para interrumpir nuestra red eléctrica probablemente ocurran, en promedio, algunas veces por siglo, dice Love. "Mirar a 1859 ayuda a ponerlo en perspectiva, porque lo que sucedió en la era espacial, desde 1957, ha sido más modesto". El sol no ha lanzado una bengala como la de Carrington en mucho tiempo. Una repetición de 1859 en el siglo XXI podría ser desastrosa.
La humanidad depende mucho más de la tecnología que en 1859. Un evento similar al de Carrington hoy podría causar estragos en las redes eléctricas, los satélites y las comunicaciones inalámbricas. En 1972, una llamarada solar destruyó las líneas telefónicas de larga distancia en Illinois, por ejemplo. En 1989, una llamarada apagó la mayor parte de la provincia de Quebec, cortando el suministro eléctrico a aproximadamente 6 millones de personas durante un máximo de nueve horas. En 2005, una tormenta solar interrumpió los satélites GPS durante 10 minutos.
La mejor prevención es la predicción. Saber que una eyección de masa coronal está en camino podría dar a los operadores tiempo para reconfigurar o apagar el equipo de manera segura para evitar que se destruya.
Construir una resiliencia adicional también podría ayudar. Para la red eléctrica, eso podría incluir agregar redundancia o dispositivos que puedan drenar el exceso de carga. Las agencias federales podrían tener una reserva de transformadores de energía móviles en espera, listos para desplegarse en áreas donde los transformadores existentes, que se sabe que se derritieron en tormentas solares anteriores, han sido derribados. En el espacio, los satélites podrían ponerse en modo seguro mientras esperan a que pase la tormenta.
El evento de Carrington no fue único. Fue solo una muestra de lo que el sol puede hacer. Si la investigación sobre las erupciones solares pasadas nos ha enseñado algo, es que la humanidad no debería preguntarse si una tormenta solar similar podría volver a ocurrir. Todo lo que podemos preguntarnos es cuándo.
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Christopher Crockett es investigador del personal de Knowable y escritor científico independiente que vive en Arlington, Virginia. Está agradecido por el sol, pero no le gustaría verlo cuando está enojado.
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¿Ha habido alguna vez una llamarada solar x10?
Se ha anunciado que la llamarada solar masiva de rayos X que ocurrió el 4 de noviembre fue, en el mejor de los casos, un X28. Todavía hay una pequeña posibilidad de que esto se revise por una pequeña cantidad, pero ahora es oficial: tenemos una nueva bengala de rayos X número 1 para los libros de récords, la más poderosa en la historia de observación registrada.
¿Puede una llamarada solar destruir la Tierra?
Afortunadamente, pase lo que pase, las llamaradas no tienen un efecto significativo sobre nosotros aquí en la Tierra. La atmósfera de la Tierra actúa más o menos como un escudo para evitar que la radiación cósmica nos alcance. Puede haber efectos medibles a nivel del suelo, pero la cantidad de radiación es bastante insignificante.
¿Qué tan grande puede llegar a ser una llamarada solar?
Según Chaisson & McMillan, el tamaño de una prominencia solar típica es del orden de 100.000 km o alrededor de 10 veces el diámetro de la Tierra. Los más grandes pueden alcanzar el medio millón de kilómetros. Las prominencias pueden mostrar oleadas en escalas de tiempo de horas, pero las inactivas pueden persistir durante días o semanas.
¿Cuándo fue la última llamarada solar gigante?
La llamarada solar de Pascua alcanzó su punto máximo el sábado (16 de abril) a las 23:34 EDT (03:34 GMT del 17 de abril) y fue seguida minutos después por una erupción solar masiva conocida como eyección de masa coronal, según el Centro de Predicción del Clima Espacial de EE. UU. SWPC), que es supervisado por el Organismo Nacional Oceánico y Atmosférico