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Estudio conducido por científicos de la Universidad de Nagoya utilizó simulaciones magnetohidrodinámicas ejecutadas en el supercomputador Fugaku, con alrededor de 5,4 mil millones de puntos de malla, e indicó que estrellas similares al sol pueden mantener el ecuador girando más rápido que los polos durante toda la vida, contradiciendo teorías aceptadas por casi cinco décadas sobre inversión de rotación estelar
Un nuevo estudio conducido por científicos de la Universidad de Nagoya indica que estrellas similares al sol pueden mantener el mismo patrón de rotación a lo largo de toda la vida. Las conclusiones surgen tras simulaciones extremadamente detalladas que analizaron el comportamiento interno de estas estrellas.
La investigación cuestiona una teoría aceptada por casi medio siglo en la astronomía. Durante décadas, científicos creyeron que estrellas similares al sol invertirían su patrón de rotación a medida que envejecieran y disminuyeran gradualmente la velocidad de giro.
Según esta hipótesis tradicional, los polos de estas estrellas pasarían a girar más rápido que el ecuador cuando la rotación se volviera suficientemente lenta. Este estado es conocido como rotación diferencial antissolar.
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Las nuevas simulaciones, sin embargo, indican que este escenario puede no ocurrir. En cambio, el ecuador continúa girando más rápido que los polos, incluso cuando la estrella se vuelve mucho más lenta.
Simulaciones muestran que estrellas como el sol pueden mantener el mismo patrón de rotación
El estudio fue conducido por investigadores de la Universidad de Nagoya, en Japón, quienes realizaron algunas de las simulaciones más detalladas jamás hechas sobre el interior de estrellas similares al sol. El objetivo era comprender con mayor precisión cómo ocurre la rotación diferencial en estas estructuras estelares.
De acuerdo con Yoshiki Hatta, profesor de la universidad y coautor del trabajo, los resultados reprodujeron con gran fidelidad el patrón de rotación observado en el sol. Cuando el mismo modelo fue aplicado a estrellas con rotación más lenta, el comportamiento permaneció similar al solar.
Esto significa que la inversión prevista por las teorías anteriores no apareció en las simulaciones. Los resultados también coinciden con observaciones astronómicas ya registradas.
Cómo funciona la rotación diferencial observada en el sol
A diferencia de la Tierra, que gira como un cuerpo rígido, las estrellas están compuestas principalmente de gas extremadamente caliente en movimiento constante. Esta característica permite que diferentes regiones de la estrella giren a velocidades distintas.
Este fenómeno es conocido como rotación diferencial. En el caso del sol, el ecuador completa una vuelta en aproximadamente 25 días.
Ya las regiones cercanas a los polos tardan alrededor de 35 días para completar una rotación completa. Esta diferencia de velocidad es una característica conocida desde hace décadas en la astronomía.
Con base en este comportamiento, los científicos imaginaron que el envejecimiento de las estrellas alteraría este patrón. La expectativa era que cambios en los flujos internos de gas reorganizaran el movimiento del plasma estelar.
Esta reorganización haría que los polos pasaran a girar más rápido que el ecuador. Este estado hipotético fue denominado rotación diferencial antissolar.
Simulaciones magnetohidrodinámicas investigaron el interior de estrellas tipo sol
A pesar de la previsión teórica, los astrónomos nunca habían observado claramente estrellas con rotación antissolar. El fenómeno aparecía en modelos computacionales, pero no era confirmado por observaciones reales.
Para investigar esta discrepancia, los investigadores crearon un modelo detallado del interior de estrellas similares al sol. El estudio utilizó simulaciones magnetohidrodinámicas, capaces de calcular simultáneamente el movimiento del plasma caliente y el comportamiento de los campos magnéticos.
Estas simulaciones analizan la interacción entre turbulencia, flujo de gas y magnetismo en el interior de las estrellas. Este tipo de enfoque permite reproducir procesos físicos extremadamente complejos que ocurren en el interior estelar.
Supercomputador Fugaku permitió simulación con miles de millones de puntos
Los cálculos fueron realizados en el supercomputador Fugaku, considerado uno de los más poderosos del mundo. Este recurso permitió a los científicos construir una simulación con un nivel de detalle muy superior al utilizado en investigaciones anteriores.
Cada estrella simulada fue dividida en aproximadamente 5,4 mil millones de puntos de malla. Este nivel de resolución permitió seguir movimientos turbulentos minúsculos y estructuras magnéticas complejas dentro de las estrellas.
Simulaciones anteriores utilizaban un número muy menor de puntos de cálculo. Esta limitación hacía que los campos magnéticos se debilitaran artificialmente durante los cálculos.
Como consecuencia, muchos modelos subestimaban el papel del magnetismo en la formación del patrón de rotación estelar. La nueva simulación de alta resolución evitó este problema.
Cuando el modelo detallado fue ejecutado, los campos magnéticos permanecieron fuertes y estables a lo largo de la simulación. Los resultados mostraron que el magnetismo desempeña un papel decisivo en la dinámica interna de las estrellas.
El magnetismo impide la inversión de la rotación en estrellas como el sol
Según el investigador Hideyuki Hotta, uno de los líderes del estudio, dos procesos principales mantienen el patrón observado. La turbulencia del gas y los campos magnéticos actúan juntos para sostener el ecuador girando más rápido que los polos.
Estos mecanismos permanecen activos durante toda la vida de la estrella. Incluso cuando la rotación disminuye a lo largo de miles de millones de años, el patrón no se invierte.
Las simulaciones también indicaron otra tendencia en el comportamiento estelar. A medida que la estrella envejece, su campo magnético se debilita gradualmente.
Teorías anteriores sugerían que este campo podría volver a fortalecerse si la rotación se volviera antissolar. Sin embargo, los nuevos resultados no mostraron ninguna evidencia de este resurgimiento.
Los autores afirman que el campo magnético disminuye continuamente a lo largo de la vida de la estrella.
Resultados pueden influir en estudios sobre evolución estelar y ambientes planetarios
Si se confirman con observaciones futuras, las conclusiones del estudio pueden alterar la forma en que los científicos entienden la evolución de las estrellas. La rotación estelar influye en diversos procesos físicos importantes.
Entre ellos están la actividad magnética y la emisión de partículas energéticas en el espacio. Estos factores también afectan los ambientes de los planetas que orbitan estas estrellas.
Comprender mejor estos mecanismos puede ayudar a los científicos a prever cómo los sistemas estelares evolucionan a lo largo de miles de millones de años. Esto incluye entender de qué forma los ambientes alrededor de las estrellas pueden permanecer favorables a la vida.
Aun así, los propios investigadores destacan una limitación importante. Las conclusiones actuales se basan en simulaciones computacionales.
Observar directamente la rotación interna de estrellas distantes aún es un desafío extremadamente difícil para los astrónomos. Investigaciones futuras deberán probar estas previsiones con observaciones más precisas.
El estudio fue publicado en la revista científica Nature Astronomy.
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