Los bocetos de Kepler sobre las manchas solares podrían resolver un antiguo misterio solar cuatro siglos después

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 tal vez incluso nos ayuden a predecir la actividad solar futura. El hecho de que Kepler pensara que estaba dibujando a Mercurio, en lugar de una zona fría del 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 de la cantidad y la ubicación de las manchas solares.

De hecho, Kepler se les adelantó 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 solo podía ver las manchas solares más grandes, pero su cálculo del tiempo resultó ser inestimable.

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

El debate sobre la situación anterior al Mínimo de Maunder continúa: ¿eran ciclos similares a los actuales o algo muy diferente? En el primer caso, sugiere que los ciclos de 11 años son la norma, aunque se desvanezcan por un tiempo. En el segundo, es posible que estemos viviendo un período poco común de estabilidad de un Sol habitualmente más errático.

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

Tres anillos proporcionar un registro de la actividad solar, Pero la precisión es discutida. Una reconstrucción basada en datos de anillos de árboles identifica un ciclo de sólo 5 años, seguido de uno de 16 años, en el período previo al Mínimo de Maunder.

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

Se trata de una cuestión que podríamos resolver si tuviéramos unos cuantos años más de datos sobre las manchas solares, y ahí es donde entran en juego los bocetos de Kepler. Realizados con dos horas de diferencia entre sí en su casa y en un taller de la ciudadela de Praga, no proporcionan nada parecido a un tamaño de muestra ideal, 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 a lo largo de un ciclo solar, sino que también lo hace su ubicación. 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 puede haber sido atípico, 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 resolverlo, no sólo tenemos que suponer que el dibujo de Kepler era preciso con la tecnología limitada que tenía, sino también establecer el ángulo desde el que miraba para localizar el ecuador y los polos del Sol. Afortunadamente, Kepler, uno de los genios más diligentes, también proporcionó un dibujo de cómo hizo las observaciones.

Teniendo en cuenta el ángulo del equipo de Kepler, Hayakawa y sus colegas han llegado a la conclusión de que las dos imágenes de Kepler representan un gran grupo de manchas solares en latitudes bajas, estadísticamente mucho más probables cerca del final de un ciclo. Si se hubiera molestado en mirar de nuevo un año o dos después, sospechan los autores, su probabilidad de ver una mancha habría sido baja.

Si esto es correcto, y se permite una considerable incertidumbre, esto sugiere que el ciclo que Galileo y otros observaron (conocido como -13 si se cuenta hacia atrás desde 1755, cuando se reconoció por primera vez un pico) tenía una duración regular. Esto 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 de personajes históricos transmiten implicaciones científicas cruciales para los científicos modernos incluso siglos después”, dijo la coautora Sabrina Bechet, del Observatorio Real de Bélgica. “Dudo que pudieran haber imaginado que sus registros beneficiarían a la comunidad científica mucho después, mucho después de su muerte. Aún 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”.

Resulta un tanto 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 en un principio pensó que estaba viendo a Mercurio. De hecho, tardó dos años en observar el planeta más interior frente al Sol y reconoció su error en 1618, cuando las manchas solares eran más conocidas.

Sin embargo, dado el oro científico que Kepler obtuvo de ese error, tal vez el telescopio tenga un nombre más adecuado del que pensábamos.

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