El eclipse solar de 2017 puede demostrar que el Sol es más grande de lo que pensamos

Un número creciente de investigadores piensa que el Sol es en realidad más grande de lo que comúnmente se piensa.

Los científicos no conocen el tamaño del Sol con tanta precisión como los detalles de la Tierra y la Luna, lo que lo convierte en un punto de fricción para los perplejos modeladores de eclipses.

Xavier Jubier crea modelos detallados de eclipses solares y lunares que funcionan con Google Maps para mostrar con precisión dónde caerá la sombra del sol sobre la Tierra, y qué aspecto tendrá el eclipse en cada punto. Se dio cuenta de que había algo raro en las medidas del sol cuando comparó sus simulaciones de eclipses con fotos reales. Las fotos le ayudaron a identificar exactamente dónde se había situado un observador en los eclipses históricos, pero esas formas precisas del eclipse sólo tenían sentido si aumentaba el radio del sol en unos cientos de kilómetros. [Eclipse total de Sol 2017: cuándo, dónde y cómo verlo (con seguridad)].

"Para mí, algo iba mal en alguna parte, pero eso es todo lo que podía decir", declaró Jubier a Space.com.

Los conocimientos de los científicos sobre los contornos de la Tierra y la Luna no fueron lo bastante exactos como para poner de manifiesto esta discrepancia hasta hace unos 10 años, el mismo momento en que las modernas simulaciones de eclipses se hicieron posibles gracias a la potencia de los ordenadores y a la cartografía de precisión. Fue entonces cuando Jubier empezó a darse cuenta de que algo iba mal.

El investigador de la NASA Ernie Wright llegó a una conclusión similar cuando empezó a crear modelos cada vez más precisos de los eclipses solares, hace unos dos años. También él tuvo que aumentar ligeramente la escala del sol respecto al tamaño tradicional para que sus cálculos coincidieran con la realidad.

"¿Cómo es posible que no lo sepas?" Wright recuerda haber pensado. "Simplemente levantas una regla hacia el cielo y dices que es así de grande".

Pero resulta que no es tan sencillo, dijo Wright a Space.com.

¿De dónde procede?

Históricamente, los investigadores han utilizado el valor de 696.000 km como radio de la fotosfera del sol, es decir, el cuerpo del sol cuyas longitudes de onda son visibles a simple vista en la Tierra. Este valor fue publicado por primera vez en 1891 por el astrónomo alemán Arthur Auwers, dijo Wright, y se tomó como valor estándar durante bastante tiempo. En 2015, la Unión Astronómica Internacional definió una "unidad" basada en el radio del Sol de unos similares 695.700 km, basándose en un estudio de 2008, por lo que los investigadores pueden utilizar ese valor para comparar los tamaños de otras estrellas del universo.

Pero los esfuerzos por medir el radio del sol nunca han sido lo bastante precisos como para ajustarse a nuestro conocimiento de los contornos de la Luna y la Tierra, dijeron los investigadores. Los científicos han intentado medirlo mediante tránsitos de Mercurio y Venus -cuando estos planetas cruzan la cara del sol- y mediante imágenes tomadas desde satélites de observación del sol como el Observatorio de Dinámica Solar. Cada píxel de las imágenes del SDO cubre unos 150 km (90 millas), dijo Wright, lo que significa que existe un límite en cuanto a la precisión con la que puede medirse el tamaño de la fotosfera con este método. Además, los telescopios solares en órbita como el SDO suelen recoger longitudes de onda de la luz emitida más adentro o más afuera del Sol, en lugar de su fotosfera visible.

"Es más difícil de lo que crees poner una regla sobre estas imágenes y averiguar el tamaño del Sol: [el SDO] no tiene la precisión suficiente para precisarlo", dijo Wright. "Del mismo modo, con los tránsitos de Mercurio y Venus, resulta que [una medición basada en ellos no es] tan precisa como te gustaría".

Según Wright, diversos trabajos que intentan determinar el radio del Sol mediante tránsitos planetarios, sensores espaciales y observaciones terrestres, han arrojado resultados que difieren hasta en 930 millas (1.500 km) y que no parecen conciliarse entre sí. Y para los modelizadores de eclipses, es un problema crítico e irritante.

Los observadores de eclipses también pueden encontrar interesante la incertidumbre, al trazar dónde estarán en la trayectoria de la totalidad. Un sol ligeramente más grande significa que el periodo de apagón total puede ser unos segundos más corto en el centro de la trayectoria, y la propia trayectoria también se deformaría.

"Para la mayoría de la gente, sí, realmente no importa; no lo cambiará todo", dijo Jubier. "Pero cuanto más te acercas al borde de la trayectoria [del eclipse], más riesgo corres". Si el sol es efectivamente más grande, la trayectoria es más estrecha de lo que sugerirían las proyecciones hechas con el valor habitual. De modo que quienes persiguen los efectos en el borde del eclipse podrían tener problemas si no utilizan un valor suficientemente grande para sus cálculos.

Pocas personas hacen predicciones de eclipses, añadió Jubier, y el valor preciso no es necesario para muchos investigadores. Por ello, las definiciones pueden variar y es difícil comparar los distintos valores entre sí, incluido el valor original de 1891. Puede ser difícil saber, para un estudio determinado, qué suposiciones se tuvieron en cuenta en su respuesta para el diámetro del sol, por lo que no se pueden adaptar fácilmente para que coincidan entre sí o con el eclipse. Cualquier discrepancia en las mediciones del eclipse puede atribuirse a que no se comprenden bien los valores, añadió Jubier.

"Definitivamente sigue siendo un área de investigación en curso, y algo que el propio campo está interesado en dominar mejor", dijo a Space.com C. Alex Young, astrofísico solar del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Maryland. "Probablemente sea un poco esotérico para mucha gente, y yo diría que el cálculo no es tan importante para muchas áreas, por ejemplo en física solar, en cuanto a la precisión necesaria. Pero especialmente la comunidad de los eclipses está muy interesada en la precisión".

Averígualo

Michael Kentrianakis, ávido cazador de eclipses y miembro del Grupo de Trabajo sobre Eclipses Solares de la Sociedad Astronómica Americana, se enteró de la confusión sobre el tamaño del sol por su colega Luca Quaglia, físico e investigador de eclipses.

"La gota que colmó el vaso", dijo Kentrianakis, se produjo durante una expedición a Argentina en febrero, en la que se situó fuera de lo que debería haber sido el borde de un eclipse anular, en el que la Luna está rodeada por un brillante "anillo de fuego". Un sol más grande haría visible el efecto de "anillo de fuego" en una zona más amplia.

"Técnicamente, debería haber estado fuera de la anularidad, [pero las fotografías sin filtrar muestran] que seguíamos en la trayectoria de la anularidad, y tenemos esta hermosa cromosfera dando vueltas en el borde", dijo Kentrianakis. Aquella experiencia le convenció plenamente de que el Sol era más grande de lo que generalmente se pensaba.

Este próximo eclipse -que muy probablemente será el eclipse solar total más visto de la historia, según han declarado los responsables de la NASA- brindará la oportunidad de que otras personas dentro y fuera de la trayectoria de la totalidad ayuden a verificar su tamaño.

Mientras que los investigadores utilizarían normalmente el radio del sol para calcular exactamente cuándo la luna cubrirá y descubrirá el sol en un lugar determinado, lo que se denomina tiempos de contacto, en este caso se requiere la estrategia contraria, dijo Quaglia a Space.com. "Si podemos medir con precisión los tiempos de contacto, siendo todo lo demás igual, lo único que puede cambiar es el radio solar. De hecho, podemos calcular el radio solar de este modo", afirmó.

Kentrianakis, Jubier, Quaglia y otros quieren precisarlo situando a los investigadores dentro y fuera de donde debería estar la totalidad, armados con el equipo para lo que se denomina una fotografía de "espectro de destello". El proceso utiliza una rejilla texturizada sobre una cámara, que divide la luz entrante en longitudes de onda componentes, lo que facilita determinar con precisión cuándo toda la fotosfera ha sido cubierta por la Luna, revelando un conjunto más limitado de longitudes de onda emitidas por la cromosfera. Combinado con marcas de tiempo precisas, ese proceso proporcionaría pruebas sólidas del tamaño del Sol. (Este proceso ya se ha utilizado antes, pero a escala limitada, dijo Quaglia).

Estas mediciones también aportarían otra ventaja, según Jubier: investigar lo que algunos creen que es una fina capa entre la fotosfera y la cromosfera llamada mesosfera. Esa fina capa puede ser visible durante un momento después de que la fotosfera se borre durante un eclipse, lo que significa que los observadores pueden hacer mediciones que confundan la mesosfera con más parte de la fotosfera. Un espectro de destello puede ayudar a distinguir entre ambas, aunque debe tener una resolución lo suficientemente alta como para que las señales de cada una puedan separarse claramente.

Un grupo en el que participan Quaglia, Kentrianakis y Jubier no pudo conseguir financiación para un experimento sobre el espectro de destellos tan amplio como les hubiera gustado: algo así como 30 estaciones de medición independientes situadas dentro y fuera de la trayectoria prevista del eclipse. Pero los investigadores aún podrían utilizar los datos y mediciones obtenidos por crowdsourcing durante el eclipse para obtener más información.

"Cuantas más observaciones tengamos, mejor, aunque no proporcionen el tipo de calidad que esperábamos obtener de la espectroscopia cinematográfica", dijo Jubier. "El tiempo dirá qué podemos sacar de todo esto".

Jubier dijo que las mediciones del espectro con flash serían muy útiles, pero también lo serían (¡con seguridad!) las vistas sin filtro del eclipse. La mayoría de los filtros recortan los detalles de las imágenes, lo que hace mucho más difícil determinar con precisión cuándo el sol cubre totalmente la luna.

Otros grupos también utilizarán el eclipse para intentar medir el diámetro del sol, dijo Quaglia, incluida la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones, que analizará vídeos de teléfonos inteligentes tomados a intervalos perpendiculares a la trayectoria del eclipse en Nebraska.

"Cuanta más gente, más técnicas y más equipos participen, más conseguiremos en conjunto", afirmó Quaglia. "Si, entonces, la Unión Astronómica Internacional toma la decisión de cambiar el valor, probablemente no lo hará a la ligera".

Comprender el tamaño exacto del sol visible sólo será posible combinando cuidadosas mediciones solares con las simulaciones y la comprensión precisa de las elevaciones de la Luna y la Tierra que existen ahora, dijo Jubier. Pero las piezas están en su sitio para llegar a esa determinación, si un número suficiente de personas se embarca en la tarea de medir el espectáculo más común en el cielo durante esos infrecuentes momentos de eclipse.

"Es grande, y tardará muchos eclipses -puede tardar hasta 2024-, pero al menos lo estamos empezando ahora", dijo Kentrianakis.

Nota del editor: Space.com se ha asociado con Simulation Curriculum para ofrecer esta impresionante aplicación Eclipse Safari que te ayudará a disfrutar de tu experiencia con el eclipse. La aplicación gratuita está disponible para Apple y Android, y puedes verla en la web.

Envía un correo electrónico a Sarah Lewin a slewin@space.com o síguela en @SarahExplains . Síguenos en @Spacedotcom , Facebook y Google+ . Artículo original en Space.com .