'Sunrise', una aventura polar
Un gran telescopio solar sobrevolará en globo el polo Norte para medir con alta resolución el campo magnético de nuestra estrella
Sobrevolar el polo Norte a 40 kilómetros de altura con una barquilla de dos toneladas de peso que contiene un telescopio solar tan grande como el mayor del mundo, con su instrumentación de alta tecnología, en busca de valores más precisos del campo magnético solar, podría ser una definición corta de la misión Sunrise en la que estamos implicados cinco instituciones españolas junto con otras de Alemania y los Estados Unidos. El globo estratosférico Sunrise se intentará lanzar el lunes 8 de junio, si las condiciones meteorológicas lo permiten, desde una estación en el corazón de la Laponia sueca, 200 kilómetros al norte del Círculo Polar Ártico.
Tradicionalmente, los físicos solares nos hemos referido al "Sol en calma" por contraposición al "Sol activo", esto es, a aquellas regiones del Sol que poseen un intenso magnetismo. Actividad y magnetismo han sido palabras sinónimas en la jerga especializada. Así pues, decir "en calma" era equivalente a decir "no magnético". Sin embargo, en los últimos tres años, la comunidad solar ha sido testigo de una verdadera revolución del concepto de "Sol en calma", puesto que éste se ha observado cubierto casi por doquier de estructuras magnéticas que, por su pequeño tamaño, habían escapado a la observación hasta entonces.
El magnetógrafo IMaX, además de que será el primero europeo en vuelo, es el primer instrumento para plataforma aeroespacial íntegramente concebido, diseñado, construido, e integrado en España por instituciones españolas
La barquilla descenderá en paracaídas sobre algún lugar de la isla Victoria y entonces habrá que recuperar el telescopio y, sobre todo, los discos duros con los datos científicos
Los avances científicos más recientes en Física Solar y, en general en toda la Astronomía, suelen ir aparejados con avances tecnológicos. Hasta hace bien poco, los mejores datos espectropolarimétricos tenían resoluciones espaciales equivalentes a unos 400 kilómetros en la superficie solar. El satélite japonés Hinode (con participaciones americana y británica), en órbita desde septiembre de 2006, viene realizando regularmente una espectropolarimetría con resolución espacial de 200 kilómetros en el Sol, gracias a que su telescopio de 50 centímetros de abertura se encuentra fuera de la acción perturbadora de la atmósfera. Ha sido precisamente este aumento en resolución el que nos ha permitido encontrar las pequeñas estructuras magnéticas, fundamentalmente horizontales, del Sol en calma. Como además tenemos constancia de que la resolución no es aún suficiente (los píxeles de nuestras cámaras no están llenos de estructuras magnéticas), tenemos certeza de que dar un paso más en la tecnología, que nos traslade hasta unos 70 kilómetros de detalle en el Sol, nos permitirá dilucidar la distribución espacial y comprender mejor las propiedades del campo magnético solar.
Aumentar la resolución espacial se consigue de forma directa si aumentamos el tamaño de nuestros telescopios. El telescopio solar al vacío de la Academia de Ciencias sueca, el más grande actualmente en operación en el mundo, con 1 metro de abertura, e instalado en el Observatorio de El Roque de los Muchachos en la isla de La Palma, está comenzando a suministrar magnetogramas (mapas del campo magnético) con resoluciones cercanas a los 70 kilómetros citados, pero la atmósfera impide la mínima estabilidad que se requiere para que los datos alcancen la calidad necesaria. La única solución es liberarse de la atmósfera manteniendo el tamaño del telescopio.
La misión Sunrise consiste precisamente en eso, en poner a 40 kilómetros de altura un telescopio de 1 metro de abertura. Si además esto se hace sobre el polo, con lo que se puede observar el Sol durante 24 horas al día, las condiciones pueden ser las óptimas. El vuelo se realiza mediante un globo aerostático proporcionado por la NASA, desde la estación de lanzamiento de la Agencia Espacial Sueca en Esrange, cerca de Kiruna (Suecia), 200 kilómetros al norte del círculo polar ártico. Si la barquilla con toda la instrumentación científica pesa unas dos toneladas, el conjunto con el globo, los cables y los paracaídas llega hasta las seis toneladas.
Semejante ingenio ascenderá grácilmente hasta que, a su altura de equilibrio de unos 40 kilómetros, los vientos presentes en la estratosfera transporten a Sunrise hasta el norte del Canadá durante cinco días, circunvalando el polo Norte. Una vez allí, tras separarse del globo, la barquilla con el telescopio y toda su instrumentación descenderán en paracaídas sobre algún lugar de la isla Victoria. En ese momento habrá que recuperar el instrumento y, muy en particular, los discos duros donde estarán almacenados los datos científicos que, después, tendremos que analizar e interpretar. Todo los miembros del equipo internacional nos encontramos actualmente en Esrange ultimando los preparativos del lanzamiento con una actividad (ininterrumpida los fines de semana) que esperamos culmine el próximo día 8 por la mañana cuando, si los meteoros nos son propicios, despegarán los esfuerzos de siete años de un buen puñado de científicos e ingenieros.
Un consorcio germano-hispano norteamericano emprendió en 2002 esta aventura. Liderados por el Max Planck Institut für Sonnensystemforschung (Katlenburg-Lindau, Alemania), el consorcio cuenta con el Kiepenheuer Institut für Sonnenphysik (Friburgo, Alemania), el High Altitude Observatory (Boulder, Colorado, EEUU), el Instituto Ignacio da Riva de la Universidad Politécnica de Madrid, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, La Laguna), el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA, Torrejón de Ardoz), el Grupo de Astronomía y Ciencias del Espacio de la Universidad de Valencia (GACE) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAA, Granada).
El telescopio cuenta con un correlador y un sensor de frente de onda que, de forma adaptativa, corrige las pequeñas perturbaciones residuales que pueda sufrir, asegurando una puntería de 3,6 kilómetros sobre el Sol. Los instrumentos posfocales son SUFI (Sunrise Filter Imager), una cámara ultravioleta que permitirá alcanzar las mayores resoluciones jamás logradas (la resolución es mayor en longitudes de onda UV), e IMaX (Imaging Magnetograph eXperiment) un magnetógrafo vectorial que permitirá obtener mapas del campo magnético solar como hasta ahora nadie había conseguido.
El magnetógrafo IMaX ha sido fruto de la colaboración entre el IAC, el IAA-CSIC, el INTA y el GACE-UV. Es el primer instrumento para plataforma aeroespacial íntegramente concebido, diseñado, construido, e integrado en España por instituciones españolas. De hecho, es el primer magnetógrafo europeo en vuelo; sus dos anteriores precursores son norteamericanos. En su diseño se han incorporado nuevas tecnologías hasta ahora no probadas en el espacio, como el uso de retardadores ópticos de cristal líquido realizados enal Display, S.A. Este novedoso diseño hace de IMaX el precursor de otro magnetógrafo que hemos comenzado a desarrollar para volar en la plataforma Solar Orbiter de la ESA.
Jose Carlos del Toro Iniesta es investigador en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)
Medir el campo magnético
La espectropolarimetría es el conjunto de técnicas que se utilizan para la medida y el análisis de la luz (radiación electromagnética) y de su estado físico, atendiendo tanto a su composición en longitudes de onda (espectro) como a su estado de polarización. La polarización tiene que ver con la dirección de vibración asociada a la radiación electromagnética. La espectropolarimetría es esencial para medir el vector campo magnético solar puesto que éste deja sus huellas polarizadas en el espectro de la luz.
