Utilizando técnicas modernas, los investigadores han reexaminado los dibujos de manchas solares de Johannes Kepler, medio olvidados, y han revelado información previamente oculta sobre los ciclos solares anteriores al gran mínimo solar.
Al recrear las condiciones de las observaciones del gran astrónomo y aplicar la ley de Spörer a la luz de las estadísticas modernas, un grupo colaborativo internacional dirigido por la Universidad de Nagoya en Japón ha medido la posición del grupo de manchas solares de Kepler, situándolo en el extremo final del ciclo solar anterior al ciclo que Thomas Harriot, Galileo Galilei y otros primeros observadores telescópicos presenciaron posteriormente.
Los hallazgos del grupo, publicados en Astrophysical Journal Letters, ofrecen una clave para resolver la controversia sobre la duración de los ciclos solares a principios del siglo XVII, que están asociados con la transición de los ciclos solares regulares al gran mínimo solar, conocido como el Mínimo de Maunder (1645-1715).
Un gran mínimo solar es un período anormalmente prolongado de baja actividad de manchas solares, que es importante para informar a los investigadores sobre la actividad solar y su efecto sobre la Tierra.
Observaciones importantes de Kepler
Kepler, famoso por sus logros históricos en astronomía y matemáticas, realizó uno de los primeros registros instrumentales datables de la actividad solar a principios del siglo XVII, antes de los primeros dibujos telescópicos de manchas solares. Utilizó un aparato conocido como cámara oscura, que consiste en un pequeño orificio en una pared para proyectar la imagen del sol sobre una hoja de papel, lo que le permitió esbozar las características visibles del sol.
En mayo de 1607, registró lo que interpretó erróneamente como un tránsito de Mercurio a través del sol, que más tarde se aclaró que era un avistamiento de un grupo de manchas solares. Las manchas solares son áreas de la superficie del sol que aparecen más oscuras debido a una intensa actividad magnética. Su aparición, frecuencia y distribución latitudinal aparecen en ciclos que afectan a la radiación solar y al clima espacial.
Hisashi Hayakawa, el autor principal del estudio, cree que los investigadores han subestimado la importancia de este hallazgo.
«Como este registro no fue una observación telescópica, solo se ha discutido en el contexto de la historia de la ciencia y no se ha utilizado para análisis cuantitativos de los ciclos solares en el siglo XVII», dijo. «Pero este es el dibujo de manchas solares más antiguo jamás realizado con una observación instrumental y una proyección».
Continuó: «Nos dimos cuenta de que este dibujo de manchas solares debería poder indicarnos la ubicación de la mancha solar e indicar la fase del ciclo solar en 1607, siempre que lográramos limitar el punto de observación y la hora y reconstruir la inclinación de las coordenadas heliográficas, es decir, las posiciones de las características en la superficie del sol, en ese momento».
El siglo XVII: un período clave para la astronomía
Las observaciones fueron importantes porque el siglo XVII fue un período crucial en el ciclo solar, no solo porque recién comenzaban las observaciones de manchas solares, sino también porque la actividad solar pasó de los ciclos solares normales al Mínimo de Maunder, un gran mínimo solar único en la historia de las observaciones.
No se entiende completamente cómo el patrón de actividad solar pasó de los ciclos regulares al gran mínimo, más allá de que la transición fue gradual. Una de las reconstrucciones anteriores basadas en anillos de árboles afirmaba una secuencia que consistía en un ciclo solar extremadamente corto (≈ 5 años) y un ciclo solar extremadamente largo (≈ 16 años), asociando estas duraciones anómalas del ciclo solar con un precursor de la transición de los ciclos solares regulares al gran mínimo solar.
«Si fuera cierto, esto sería realmente interesante. Sin embargo, otra reconstrucción basada en anillos de árboles indicó una secuencia de ciclos solares con duraciones normales», dijo Hisashi Hayakawa de la Universidad de Nagoya. «Entonces, ¿en qué reconstrucción debemos confiar? Es extremadamente importante comprobar estas reconstrucciones con registros independientes, preferiblemente de observación».
Cuatro hallazgos clave
El registro de manchas solares de Kepler es una referencia observacional clave. Al analizar los registros de Kepler y compararlos con datos contemporáneos y estadísticas modernas, los investigadores hicieron varios descubrimientos importantes:
En primer lugar, después de «desproyectar» los dibujos de manchas solares de Kepler y compensar el ángulo de posición solar, colocaron el grupo de manchas solares de Kepler en una latitud heliográfica baja. Esto sugiere que el famoso dibujo esquemático de la imagen solar que Kepler diagramó en su libro no es consistente con el texto original de Kepler y las dos imágenes de la cámara oscura, que muestran la mancha solar en la porción superior izquierda del disco solar.
En segundo lugar, al aplicar la ley de Spörer y el conocimiento obtenido a partir de las estadísticas modernas de manchas solares, identificaron que el grupo de manchas solares probablemente se encuentra al final del ciclo solar -13 en lugar de al principio del ciclo solar -14.
En tercer lugar, sus hallazgos contrastan con observaciones telescópicas posteriores, que muestran manchas solares en latitudes más altas. «Esto muestra una transición típica del ciclo solar anterior al ciclo siguiente, de acuerdo con la ley de Spörer», dijo Thomas Teague, un observador del WDC SILSO y miembro del equipo, refiriéndose al astrónomo alemán Gustav Spörer, quien describió una migración de manchas solares desde latitudes más altas a latitudes más bajas durante un ciclo solar.
En cuarto lugar, este hallazgo permite a los autores aproximarse a la transición entre el ciclo solar anterior (-14) y el siguiente ciclo solar (-13) entre 1607 y 1610, lo que reduce las posibles fechas en las que ocurrió. Sobre esta base, los registros de Kepler sugirieron una duración regular para el ciclo solar 13, desafiando las reconstrucciones alternativas que proponen un ciclo extremadamente largo durante este período.
El legado de Kepler
«El legado de Kepler se extiende más allá de su destreza observacional; informa los debates actuales sobre la transición de los ciclos solares regulares al Mínimo de Maunder, un período de actividad solar extremadamente reducida y asimetría hemisférica anómala entre 1645 y 1715», explicó Hayakawa.
«Al situar los hallazgos de Kepler dentro de reconstrucciones más amplias de la actividad solar, los científicos obtienen un contexto crucial para interpretar los cambios en el comportamiento solar en este período crucial que marca una transición de los ciclos solares regulares al gran mínimo solar».
«Kepler contribuyó con muchos puntos de referencia históricos en astronomía y física en el siglo XVII, dejando su legado incluso en la era espacial», dijo Hayakawa.
«Aquí, añadimos algo más al demostrar que los registros de manchas solares de Kepler son varios años anteriores a los registros de manchas solares obtenidos con telescopios desde 1610. Sus dibujos de manchas solares sirven como testimonio de su perspicacia científica y perseverancia frente a las limitaciones tecnológicas».
Sabrina Bechet, investigadora del Observatorio Real de Bélgica, añadió: «Como me dijo uno de mis colegas, es fascinante ver cómo los registros del legado de personajes históricos transmiten implicaciones científicas cruciales para los científicos modernos incluso siglos después.
«Dudo que pudieran haber imaginado que sus registros beneficiarían a la comunidad científica mucho más tarde, mucho después de su muerte. Todavía tenemos mucho que aprender de estas figuras históricas, aparte de la historia de la ciencia en sí. En el caso de Kepler, nos apoyamos en los hombros de un gigante científico».
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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