Por Erick C. Pastén, estudiante de postgrado del Núcleo Milenio de Formación Planetaria y del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso.
Tormentas solares, auroras boreales, púlsares… Si eres aficionado a la astronomía, todos estos son fenómenos que debes haber oído aunque sea una vez en tu vida, pero que probablemente no sabías que estaban relacionados entre sí. Aquellos hermosos espectáculos naturales se producen por efecto de los campos magnéticos, los mismos que dan origen al movimiento de la brújula, que forman parte de la luz que vemos a diario y que permiten que en este momento puedas disfrutar de la electricidad necesaria para entretenerte con lo que sigue de esta columna. ¡Buena lectura!
Los misteriosos campos magnéticos
Antes de revisar estos interesantes y atractivos fenómenos que se producen en el Universo, vale la pena adentrarse en la naturaleza de su origen. Los campos magnéticos ganaron interés debido a ciertos materiales “extraños” que los antiguos podrían llamar “mágicos”: los imanes. Quizás hoy en día estos materiales sean muy comunes, pero en esos tiempos las personas veían dos piedras atraerse por una interacción invisible que no conocían. Por suerte, muchas mujeres y hombres curiosos desentrañaron el origen de esto y descubrieron lo que se conoce, desde ese tiempo, con el nombre de magnetismo. Se dice que este nombre proviene de una ciudad antigua de la península de Anatolia llamada Magnesia del Meandro, en la que se documentaron algunas de las primeras observaciones de este tipo.
Pasaron muchos años desde su descubrimiento (y sus sucesivas aplicaciones) para que el magnetismo, que estaba limitado al estudio de los imanes, evolucionara hasta conectarse con la electricidad: se descubrió que las cargas en movimiento (como la corriente que viaja por un cable) también produce campos magnéticos, cuya naturaleza es idéntica a los producidos por los imanes. De la misma forma, los campos magnéticos de los imanes pueden afectar el movimiento de las cargas eléctricas que se mueven de un lugar a otro. Es asì como nació el término unificado Electromagnetismo, ciencia que estudia la relación entre ambos fenómenos.
El electromagnetismo fue estudiado por grandes científicos como Faraday (quien increíblemente no sabía matemáticas) hasta por el famoso y genial Tesla y, hoy en día, es lo que permite la existencia de prácticamente toda la tecnología contemporánea.
¿Pero cómo es posible entonces que este fenómeno pueda ser tan significativo a distintas escalas de nuestro Universo? La respuesta radica en dos palabras, una más simple que la otra: plasma y movimiento. La materia está compuesta por moléculas, las que están conformadas por átomos. Estos, a su vez, de partículas cargadas llamadas protones y electrones. Cuando sometemos a la materia a altas temperaturas, esta se separa en sus componentes. Entonces, en lugares calientes como las estrellas o el interior de nuestro planeta, la materia se encuentra como plasma, un fluido compuesto de electrones y protones con una alta carga eléctrica. Si a esto le sumamos que los objetos en nuestro universo se mueven y rotan, tendremos lo necesario para que se produzca la interacción electromagnética: el plasma cargado en movimiento produce campos magnéticos, los que pueden volver a afectar a las cargas del plasma. Todo este proceso da origen a una danza capaz de hacer volar tu mente con los hermosos fenómenos que es capaz de producir.
Qué comience la función…
° Al igual que todas las estrellas, nuestro Sol no es un ser muy pacífico que digamos, aunque en comparación con sus etapas más jóvenes, podríamos decir que está más “pacífico” ahora. La interacción entre la materia cargada y los campos magnéticos que se produce en nuestro astro rey da lugar a un buen número de fenómenos un poco violentos, observables con algunos instrumentos especiales. Por ejemplo, las llamaradas solares son vientos de materia cargada que el Sol emite debido a las inestabilidades en las interacciones electromagnéticas. Estas llamaradas son muy energéticas, tanto que podrían producir grandes estragos en la vida de nuestro planeta si no fuera porque la Tierra también produce su propio campo magnético, el que actúa como una barrera defensiva frente a esta materia cargada. De no existir este campo magnético, el mundo no sería como lo conocemos.
Cabe remarcar que nuestro Sol es una estrella muy pero muy promedio; ni muy masiva, ni muy liviana. Las estrellas de baja masa son muy frecuentes, pero muy violentas. En ellas, el transporte de energía hace que el plasma se mueva aún más, dando lugar a fuertes campos magnéticos con caóticas inestabilidades, capaces de producir vientos que liberan ¡al menos unas 100 veces la energía de los vientos solares!
La próxima vez que oigas que se ha detectado un planeta potencialmente “habitable” orbitando una de estas estrellas, pregúntate dos veces si es realmente posible la existencia de vida en tales condiciones.
° La belleza de las auroras boreales y australes, también se produce de formas similares. La Tierra también tiene su propio campo magnético, generado por el plasma en movimiento en el interior de nuestro planeta. Este campo magnético desvía las partículas cargadas provenientes de las llamaradas solares hacia los polos, excitando los gases de nuestra atmósfera para luego liberar energía electromagnética. Esta energía, al encontrarse principalmente en el espectro visible, logra producir un espectáculo que percibimos como luces de colores impresionantes en distintas frecuencias.
Por fortuna, la Tierra no es el único planeta que posee este fenómeno: en Júpiter, Saturno y, recientemente, Urano, también se han detectado estos fenómenos. Lo más interesante de esto es que las características de la luz emitida dependen de las propiedades del viento que llega al planeta y, más aún, de la composición de la atmósfera del planeta en cuestión. Imagina la variedad de auroras que se podrían observar en nuestro Universo, cada una con su propias características únicas.
° Existen faros extragalácticos llamados púlsares: compuestos por una estrella de neutrones, remanente estelar de una explosión de Supernova. Son objetos extremadamente densos del tamaño de una ciudad, que giran muy rápido. La materia a tal densidad, temperatura y velocidad es aún bastante desconocida para los físicos y astrónomos, pero se sabe que, por alguna razón, algunas de estas estrellas tienen un enorme campo magnético.
La materia cargada alrededor de estas estrellas reacciona fuertemente con estos campos produciendo chorros de radiación en la dirección de los polos magnéticos, emitiendo principalmente en longitudes como ondas de radio o rayos X. Debido a que los polos magnéticos no están alineados con el eje de rotación, el resultado de estas emisiones, a nuestros ojos, son pulsos de radiación. Por ejemplo, es increíble pensar que el pulsar más rápido detectado ¡gira alrededor de 40.000 veces sobre su eje en un segundo!
Magnetares, radiogalaxias, cristalizaciones de enanas blancas… Aún quedan muchos fenómenos muy interesante asociados a los campos magnéticos. Estos son los más complejos y, a su vez, los más hermosos que podemos observar en nuestro Universo. Queda aún mucho por descubrir y hablaremos sobre esto en una próxima columna.