El Sol interactúa con la Tierra mediante el viento solar y las eyecciones de masa coronal (CME, por sus siglas en inglés), que son expulsadas por esta estrella hacia el medio interplanetario. Estudiar la atmósfera solar es relevante porque, además de proporcionar luz visible y distintos tipos de radiación, las CME –nubes gigantes de gas ionizado caliente conocido como plasma– en ciertas cantidades pueden ocasionar daños a los satélites en órbita o inducir grandes aumentos de potencia en las redes eléctricas de los suministros de energía, dejando hogares sin electricidad.

La parte central del Sol es su núcleo, donde se llevan a cabo las reacciones de fusión nuclear; es la fuente de su energía. Del núcleo se transporta energía hacia la atmósfera solar, compuesta por fotósfera, cromósfera y corona, formadas todas por plasma. Estas zonas son las más dinámicas porque es donde ocurren eventos transitorios tipo jet, responsables de la transferencia de masa y energía desde la cromósfera hasta la corona.

En México hay pocos investigadores observacionales y teóricos dedicados a este tema a pesar de su relevancia; uno de ellos es José Juan González Avilés, ganador del Premio Weizmann 2017 en el área de ciencias exactas, quien en su tesis doctoral se enfocó en diseñar un código que posteriormente explicaría la formación de jets dinámicos asociados a regiones de alta concentración de flujo magnético que aparecen en la cromósfera y que se conocen como espículas de tipo II.

El investigador posdoctoral explicó que estas estructuras de plasma por lo general tienen un diámetro de alrededor de 500 kilómetros y se mueven hacia arriba con velocidades hasta de 100 kilómetros por segundo. En particular, propuso que las espículas tipo II se forman debido a la reconexión magnética en un escenario con resistividad magnética.

Debido a la complejidad de la dinámica del plasma en la atmósfera solar es posible encontrar choques, discontinuidades y campos magnéticos dominantes sobre la presión del gas que se modelan mediante ecuaciones para explicar su comportamiento. Mi trabajo consistió en resolver las ecuaciones de la magnetohidrodinámica (MHD, por sus siglas en inglés) ideal y resistiva en tres dimensiones, bajo el efecto de un campo gravitacional, mediante métodos computacionales, explicó González Avilés.

Adscrito al Instituto de Geofísica, unidad Michoacán, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), González Avilés comentó que el código que desarrolló es el único en México que resuelve las ecuaciones de la MHD ideal y resistiva en tres dimensiones, usando los métodos de captura de choque de alta resolución.

“Nuestro resultado nos ubica en el estado del arte a escala internacional dentro de las simulaciones numéricas de la formación de jets en una atmósfera solar realista en tres dimensiones, y nos permitió proponer a la fuerza de Lorentz como la responsable de acelerar los jets y no la tensión magnética como indican trabajos actuales en dos dimensiones”, añadió.

Destacada colaboración

La construcción de este código ha permitido al investigador presentar sus resultados en el extranjero e iniciar colaboraciones en las universidades de Sheffield y Newcastle, ambas en Reino Unido; además de publicar en revistas de renombre como Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y The Astrophysical Journal.

Fui el vínculo que inició una productiva colaboración con los grupos de física solar de estas dos universidades británicas. También hicimos un proyecto de la Academia Mexicana de Ciencias para que nos visitaran del Reino Unido, y otro financiado por Newton Fund para que nosotros los visitáramos, comentó el científico premiado.

Entre los objetivos de José Juan González Avilés está el independizar al Laboratorio Nacional de Clima Espacial (Lance)/ Servicio de Clima Espacial México (Sciesmex) del uso de códigos producidos y mantenidos en otros países.

En el Instituto de Geofísica trabaja en el Lance donde se ha involucrado más en clima espacial, en el medio interplanetario, esto es, en los fenómenos que pasan entre el Sol y la Tierra.

En el país no se han desarrollado muchos grupos dedicados a las simulaciones numéricas en física solar, dijo el físico y agregó que hay mayor auge en el estudio del clima espacial, en particular en el desarrollo de laboratorios de clima espacial, los cuales requerirán de modelos numéricos que se usen en el pronóstico de los efectos del viento solar en la Tierra y, por tanto, existen posibilidades de colaboración con ellos.

Sobre el Premio Weizmann en el área de ciencias exactas de 2017 que otorgan cada año desde 1986 la Asociación Mexicana de Amigos del Instituto Weizmann de Ciencias y la Academia Mexicana de Ciencias, el galardonado señaló que sabía sobre el premio por comentarios de su asesor, quien lo animó a enviar su trabajo, aunque no tenía una expectativa muy alta debido al nivel de exigencia y competencia; sin embargo, cuando recibió la noticia de que había sido elegido fue feliz.

Agradeció también el apoyo que siempre tuvo de su asesor, el doctor Francisco Siddhartha Guzmán Murillo, parte fundamental de su proyecto de tesis con el título Solución numérica de las ecuaciones de la MHD resistiva aplicada al estudio de la formación de jets en la atmósfera solar.