Un nuevo modelo teórico desarrollado por astrofísicos de la Universidad de Chile permite comprender parte de la turbulencia en el viento solar, al explicar las fluctuaciones electromagnéticas observadas en plasmas espaciales a partir del análisis de 30 años de datos del satélite Wind de la NASA.
Un equipo del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile dio un paso relevante para resolver uno de los problemas más persistentes de la astrofísica y la física de plasmas: la turbulencia en el viento solar y las fluctuaciones electromagnéticas que se observan en el espacio y que no logran ser explicadas por los modelos clásicos.
Un fenómeno que desafía a la teoría tradicional
El viento solar, compuesto por un flujo continuo de partículas emitidas por el Sol, presenta comportamientos mucho más complejos que la turbulencia observada en fluidos cotidianos. En lugar de simples remolinos caóticos, las misiones espaciales han detectado fluctuaciones electromagnéticas inesperadas en regiones donde, según la teoría clásica, el plasma debería permanecer estable.
Estas observaciones, registradas de manera consistente durante más de una década por distintas misiones, han planteado un desafío mayor para la física moderna y han impulsado el desarrollo de nuevos enfoques teóricos.
Un modelo teórico con respaldo observacional
En este contexto, el equipo liderado por el Dr. Juan Alejandro Valdivia, junto a los académicos Dr. Benjamín Toledo y Dr. Rafael Medina, desarrolló un modelo teórico innovador que logra explicar una fracción significativa de estas fluctuaciones. El estudio fue publicado en la revista científica The Astrophysical Journal, bajo el título “Thermally Induced Electromagnetic Fluctuations by Protons and Alpha Particles in the Solar Wind”, y contó con la colaboración del Dr. Roberto Navarro, de la Universidad de Concepción.
La propuesta se basa en el teorema de fluctuación–disipación, una herramienta fundamental de la física estadística que describe cómo surgen fluctuaciones naturales en sistemas alejados del equilibrio.
El rol clave de las partículas alfa
A diferencia de los gases en la Tierra, donde las colisiones entre partículas son frecuentes, el espacio es prácticamente vacío. Esto permite que los plasmas espaciales se mantengan lejos del equilibrio por largos períodos, favoreciendo la aparición de fluctuaciones complejas.
El modelo chileno incorpora explícitamente el efecto de las partículas alfa —núcleos de helio cargados— que, aunque minoritarias en el viento solar, tienen un impacto relevante en la estabilidad del plasma. “Al incluir partículas alfa, observamos que se explica una parte importante del espectro de fluctuaciones electromagnéticas”, señala el Dr. Valdivia.
Tres décadas de datos del satélite Wind
Para validar su propuesta, el equipo analizó 30 años de mediciones continuas del satélite Wind de la NASA, una base de datos excepcional en astrofísica. Esta extensa serie temporal permitió comparar directamente la teoría con observaciones reales del viento solar.
Los resultados muestran que el modelo desarrollado logra reproducir con notable similitud una parte relevante del espectro de fluctuaciones electromagnéticas, posicionándose entre las pocas teorías actuales capaces de explicar este fenómeno de forma consistente.
Implicancias para el clima espacial
Comprender la turbulencia del viento solar tiene consecuencias directas en el estudio del clima espacial y sus efectos tecnológicos. Estas fluctuaciones influyen en:
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El funcionamiento y la seguridad de satélites y naves espaciales.
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La estabilidad de las comunicaciones y sistemas de navegación.
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La dinámica de la magnetósfera terrestre.
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El estudio de fenómenos astrofísicos de alta energía.
“Entender estas fluctuaciones permite inferir parámetros clave del plasma, no solo en el viento solar, sino también en la magnetósfera y otros entornos astrofísicos”, explica Valdivia.
Un avance con proyección internacional
Si bien la turbulencia sigue siendo un desafío abierto para la ciencia, el equipo destaca que este trabajo representa un avance significativo y ya está generando impacto a nivel internacional. “Somos una de las pocas teorías que logra aproximarse al espectro observado en los datos reales”, afirma el investigador.
“La turbulencia ha sido estudiada desde Einstein y Kolmogórov hasta hoy. Aún queda mucho por comprender, pero este trabajo nos permite avanzar paso a paso en la comprensión de estos procesos fundamentales del universo”, concluye.
