Los investigadores han presentado un método innovador que utiliza la heliosismología para medir la opacidad de la radiación solar en condiciones extremas. Este trabajo publicado en Comunicación de la naturalezano sólo revela una brecha en nuestra comprensión de la física nuclear, sino que también confirma resultados experimentales recientes, abriendo así nuevas perspectivas en la astrofísica y la física nuclear.
La heliosismología es una disciplina dedicada al estudio de la nebulosa acústica del Sol, que nos permite sondear el interior de nuestra estrella con notable precisión. Analizando estas ondas es posible reconstruir parámetros fundamentales como la densidad, la temperatura y la composición química del plasma solar, elementos esenciales para comprender cómo funciona y evoluciona nuestra estrella. Este método convierte al Sol en un auténtico laboratorio de astrofísica, proporcionando datos importantes para mejorar los modelos estelares y comprender mejor la evolución de las estrellas en el Universo.
Un nuevo estudio internacional dirigido por Gail Bludgeon, investigadora de la Universidad de Lieja, ha utilizado técnicas heliosísmicas para proporcionar mediciones independientes de la absorción de radiación de alta energía por el plasma solar en las capas más profundas de su estructura. Este trabajo colaborativo arroja nueva luz sobre el oscurecimiento de la radiación solar para comprender la interacción entre la materia y la radiación en las condiciones extremas del interior del Sol. Los resultados confirman observaciones realizadas en laboratorios estadounidenses, como los esfuerzos en curso en los Laboratorios Nacionales Sandia y el Laboratorio Nacional Livermore, al tiempo que revelan una brecha persistente en nuestra comprensión de la física nuclear entre las predicciones de los grupos de investigación del Laboratorio Nacional de Los Alamos, Ohio. Universidad Estatal y Centro de Investigación del CEA Paris Saclay en Francia.
Sobre una precisión excepcional en el modelado estelar
El equipo científico utilizó herramientas numéricas avanzadas desarrolladas en Olage, aprovechando la experiencia de la universidad en heliosismología y modelado dinámico. “Al detectar las ondas sonoras del Sol con una precisión sin precedentes, podemos modelar las propiedades internas de nuestra estrella, tal como lo haríamos con un instrumento musical a partir de los sonidos que produce”, explica Gale Bludgeon.
La precisión de las mediciones heliosísmicas es extraordinaria: nos permiten estimar la masa de un centímetro cúbico de material dentro del Sol con una precisión que habría superado a una báscula de cocina de alta precisión. La heliosismología, desarrollada a finales del siglo XX, ha desempeñado un papel importante en el avance de la física fundamental. En particular, ha contribuido a importantes descubrimientos, como la oscilación de neutrinos, que recibió el Premio Nobel de 2015. Estos desarrollos demostraron que los modelos solares no eran responsables del origen de este fenómeno. Aún así, fueron necesarios ajustes con una revisión de la composición química solar en 2009, que se confirmó en 2021. Esta revisión provocó una crisis en los modelos solares, que ya no coincidían con las observaciones heliosmicas.
Para afrontar este desafío, se han desarrollado herramientas innovadoras en la Universidad de Lieja, inicialmente como parte de un trabajo doctoral (1), y luego enriquecidas a través de colaboraciones internacionales en Birmingham y Ginebra. Estas herramientas han permitido revisar las condiciones termodinámicas internas del Sol y reabrir un problema que había sido un tanto descuidado por la comunidad científica. Al mismo tiempo, el trabajo realizado en 2015 por James Bailey en el Laboratorio Nacional Sandia destacó el importante papel del oscurecimiento radiativo. Las primeras mediciones experimentales fueron recibidas con cierto escepticismo al principio, ya que revelaron diferencias significativas con las predicciones teóricas.
La iniciativa heliosísmica de hoy proporciona una valiosa confirmación y permite definir los regímenes de temperatura, densidad y energía en los que deberían centrarse estos experimentos para representar mejor las condiciones solares. Además, los experimentos con máquinas Z, aunque extremadamente valiosos, tienen costos energéticos y financieros prohibitivos. Por otro lado, las mediciones heliosísmicas ofrecen una alternativa económica y complementaria al tiempo que guían a los experimentadores hacia mayores ventanas para sus mediciones de laboratorio.
Las implicaciones de esta investigación van mucho más allá de un modelado espectacular. Esto mejora la precisión de los modelos teóricos utilizados para estimar la edad y la masa de estrellas y exoplanetas, contribuyendo así a nuestra comprensión de la evolución y la población estelar de nuestra galaxia. “El Sol es el gran calibrador de nuestra evolución estelar, nuestro laboratorio preferido para determinar si vamos por el camino correcto. Estos resultados son aún más importantes ahora que nos preparamos para lanzar en 2026 el satélite Platón, uno de cuyos objetivos es Para representar con precisión estrellas de tipo solar y encontrar planetas habitables, estos resultados tienen resonancias en la fusión nuclear, como en el Sistema Solar. “El único reactor de fusión nuclear estable está afectando la investigación sobre la energía de fusión, que es una cuestión clave en el desarrollo de soluciones de energía limpia”, añadió Gal Bludgeon.
Un llamado a mejores modelos teóricos
Los resultados resaltan la necesidad de mejorar los modelos atómicos existentes para resolver las discrepancias entre las observaciones experimentales y los cálculos teóricos. Estos avances deberían redefinir nuestra comprensión de la evolución estelar y los procesos físicos que gobiernan la estructura y evolución de las estrellas. Esta investigación confirma la posición de la Universidad de Lieja a la vanguardia de la ciencia astrofísica, demostrando el papel clave de la heliosismología a la hora de desentrañar los misterios del universo.
