Los bocetos de manchas solares de Kepler podrían resolver un misterio solar de larga data cuatro siglos después

El gran astrónomo estaba totalmente equivocado acerca de lo que estaba viendo, pero aún así proporciona evidencia de la regularidad de los ciclos solares en ese momento.

Los dos dibujos del Sol de Kepler muestran que el cúmulo de manchas solares tiene diferentes tamaños, pero coinciden en la ubicación, que es más importante.

Crédito de la imagen: Johannes Kepler, 1609.

Los bocetos del Sol realizados por Johannes Kepler en 1607 pueden inclinar la balanza en un importante debate sobre la naturaleza de los ciclos solares, y quizás incluso nos ayuden a predecir la futura actividad solar. El hecho de que Kepler pensara que estaba dibujando Mercurio, en lugar de una mancha fría en el Sol, no importa.

Una vez que Galileo utilizó su telescopio para transformar nuestra comprensión de la Luna y los planetas, él y otros dirigieron su atención hacia el objetivo mucho más peligroso del Sol. Aunque los astrónomos chinos habían registrado la existencia de manchas solares dos mil años antes, las observaciones de Thomas Harriot, Galileo y Christoph Scheiner a partir de 1610 proporcionaron los primeros registros del número y la ubicación de las manchas solares.

De hecho, Kepler se les había adelantado y sin telescopio. En su lugar, utilizó una “cámara oscura”, un dispositivo que todavía se utiliza hoy en día tanto para enseñar física como para observar eclipses de forma segura. Eso significaba que Kepler sólo podía ver las manchas solares más grandes, pero su sincronización resultó ser invaluable.

Desde 1715, la actividad de las manchas solares ha aumentado y disminuido en un ciclo de 11 años. A veces los picos llegan un poco antes o un poco tarde, y su altura ha variado, pero en términos generales, el patrón es lo suficientemente regular como para hacer predicciones. De 1645 a 1715 casi no hubo manchas solares, y mucho menos un ciclo, durante lo que se conoce como Mínimo de Maunder.

Continúa el debate sobre la situación antes del Mínimo de Maunder: ¿eran los ciclos similares a los actuales o algo bastante diferente? En el primer caso, sugiere que los ciclos de 11 años son la norma, incluso si se desvanecen por un tiempo. En este último caso, es posible que estemos viviendo un raro período de estabilidad de un Sol generalmente más errático.

Si se tratara sólo de manchas solares, tal vez no importara mucho, pero ahora sabemos que el ciclo de las manchas solares está correlacionado con tormentas geomagnéticas que representan una gran amenaza para los satélites y las redes eléctricas.

Los anillos de los árboles proporcionan un registro de la actividad solar, pero la precisión es discutible. Una reconstrucción basada en datos de los anillos de los árboles identifica un ciclo de sólo cinco años, seguido de uno de 16 años, en el período previo al Mínimo de Maunder.

"Si fuera cierto, esto sería realmente interesante. Sin embargo, otra reconstrucción basada en los anillos de los árboles indicó una secuencia de ciclos solares con duraciones normales", dijo en un comunicado el autor del estudio, Hisashi Hayakawa, de la Universidad de Nagoya. "Entonces, ¿en qué reconstrucción debemos confiar? Es muy importante comprobar estas reconstrucciones con registros independientes, preferiblemente observacionales".

Es una cuestión que podríamos resolver si tuviéramos algunos años más de datos sobre las manchas solares, que es donde entran en juego los bocetos de Kepler. Tomados con dos horas de diferencia en su casa y en un taller de la ciudadela de Praga, no proporcionan nada parecido a una imagen ideal. tamaño de muestra, lo que inicialmente llevó a muchos historiadores astronómicos a descartar su valor. Hayakawa cree que esto es un error.

Lo importante aquí no es que Kepler haya detectado una mancha solar, sino su ubicación. Las manchas solares no sólo varían en número en el transcurso de un ciclo solar; su ubicación también cambia. Cuando comienza un ciclo, son más comunes a medio camino entre el ecuador y los polos del Sol, pero a medida que avanza el ciclo, la ubicación típica se acerca cada vez más al ecuador.

Estos son promedios: el pequeño número de puntos que dibujó Kepler podrían haber sido valores atípicos, pero conocer su ubicación podría ayudar a determinar el momento del ciclo, particularmente en combinación con los bocetos más extensos que comenzaron tres años después.

Para resolver esto, no sólo debemos asumir que el dibujo de Kepler era preciso con la tecnología limitada que tenía, sino también establecer el ángulo que estaba mirando para ubicar el ecuador y los polos del Sol. Afortunadamente, Kepler, uno de los genios más diligentes, también proporcionó un dibujo de cómo realizó las observaciones.

Teniendo en cuenta el ángulo del equipo de Kepler, Hayakawa y sus colegas han concluido que las dos imágenes de Kepler representan un gran grupo de manchas solares en latitudes bajas, estadísticamente mucho más probable cerca del final de un ciclo. Si se hubiera molestado en volver a mirar uno o dos años después, sospechan los autores, sus posibilidades de ver una mancha habrían sido bajas.

Si esto es correcto, teniendo en cuenta una considerable incertidumbre, sugiere que el ciclo que presenciaron Galileo y otros (conocido como -13 contando hacia atrás desde 1755, cuando se reconoció por primera vez un pico) tuvo una duración regular. Eso reforzaría la idea de que los ciclos anteriores al Mínimo de Maunder eran similares a los actuales.

“Como me dijo uno de mis colegas, es fascinante ver cómo los registros heredados de figuras históricas transmiten implicaciones científicas cruciales a los científicos modernos incluso siglos después”, dijo la coautora Sabrina Bechet del Observatorio Real de Bélgica. "Dudo que hubieran podido imaginar que sus registros beneficiarían a la comunidad científica mucho más tarde, mucho después de sus muertes. Todavía tenemos mucho que aprender de estas figuras históricas, además de la historia de la ciencia misma. En el caso de Kepler, Están parados sobre los hombros de un gigante científico".

Es un poco irónico que el telescopio espacial que lleva el nombre de Kepler tuviera la tarea de observar los tránsitos de planetas distantes a través de sus estrellas y distinguirlos de las manchas estelares, dado que al principio pensó que estaba viendo Mercurio. De hecho, llegó dos años tarde para presenciar el planeta más interior frente al Sol y reconoció su error en 1618, una vez que se conocieron mejor las manchas solares.

Sin embargo, dado el oro científico que Kepler obtuvo de ese error, tal vez el telescopio tenga mejor nombre de lo que pensábamos.

El estudio se publica en acceso abierto en The Astrophysical Journal Letters.