El descubrimiento del Sol eléctrico.
En el siglo XX, los pioneros de la cosmología del plasma empezaron a identificar el papel fundamental de las corrientes eléctricas en el espacio interestelar e intergaláctico.
La hipótesis del "universo eléctrico" se extiende a la cosmología del plasma en unos dominios que eran, en el mejor de los casos, sólo parcialmente tocadas por sus pioneros.
En este documento se presenta un breve resumen del "sol eléctrico", el tema central del universo eléctrico. Además, ofreceremos algunos enlaces a los últimos aportes interdisciplinarios que apuntan hacia una nueva comprensión de la electricidad en el espacio.
1. El Sol y el Cosmos
La comprensión teórica del Sol y su dominio, siempre ha reflejado varias ideas acerca de los eventos a gran escala, como la formación de galaxias y las nebulosas planetarias. Por el contrario, a medida que aprendemos más sobre el Sol, este conocimiento tiene el potencial de desafiar las ideas establecidas sobre el universo como un todo.
Durante más de un siglo, la opinión comúnmente aceptada entre los astrónomos y cosmólogos era categórica: la gravedad es el rey, regula los cielos, y es el motor primario que hay detrás de la evolución de las galaxias y las estrellas.
Conforme se fue afianzando este dogma central, se fue haciendo más complicado con el advenimiento de la teoría de la relatividad, y más complicado aún, por el continuo flujo de sorpresas sobre la edad del espacio, aún así, la gravedad se mantuvo suprema. Es la más débil de las fuerzas fundamentales conocidas por la ciencia, pero el anterior "consenso" teorético continuó tratando a la gravedad como la única fuerza fundamental capaz de actuar a través de las distancias cosmológicas.
Por el contrario, la hipótesis revisada aquí, propone que la fuerza eléctrica desempeña un papel más importante en el cosmos que nunca ha sido reconocido por la teoría estándar astronómica del siglo XX. Ahora sabemos que el espacio no está vacío, que está lleno de partículas cargadas, un mar de plasma conductivo, aunque extremadamente enrarecido.
El cúmulo de evidencias sugiere que las corrientes de electricidad fluyen por todo el espacio intergaláctico, interestelar e interplanetario, contribuyendo directamente —y a menudo, de forma decisiva—, en la evolución de la estructura cósmica. Tal como los teóricos vienen a reconocer este papel en la actualidad, la imagen del espacio ha cambiado para siempre.
La perspectiva emergente eléctrica ve una conexión integral de las estrellas y las galaxias con su medio ambiente externo. Conforme la observación comenzó a revelar unas energías inesperadamente altas y fuertemente concentradas en el espacio, la anterior teoría necesitaba que su motor viniese desde el interior de las estructuras observadas, iniciadas directa o indirectamente por la gravedad. Este requisito, a su vez, sólo podía disuadir a los cosmólogos de hacer la pregunta más fundamental: ¿Es posible que las corrientes eléctricas externas, impulsadas por la carga almacenada en el espacio profundo, pudiese conducir a gran parte de la evolución estructural observada?
Dada nuestra proximidad al Sol y la inmanente oportunidad de tomar mediciones eléctricas cercanas de la actividad dinámica del Sol, tal vez ningún tema ofrezca una ventana más completa para las funciones del plasma y de las corrientes eléctricas asociadas en el espacio. ¿Qué resultados dará esta manera de pensar acerca de la más remota expansión cósmica?
2. El universo de plasma
El siglo XX nos trajo numerosos avances en el conocimiento de las partículas cargadas del "vacío" en el espacio. Los nuevos telescopios y sondas han extendido las fronteras del conocimiento humano, el espacio ha cobrado vida con la actividad electromagnética.
Los técnicos e ingenieros de la era espacial, entregados a las ciencias teóricas, buscan las pruebas necesarias para confirmar la existencia de esas corrientes eléctricas y campos magnéticos que produzcan tales corrientes a través de los más lejanos confines del espacio.
La nueva imagen elimina los supuestos previos a la era espacial de los libros de texto de la cosmología. Ahora, el flujo constante de sorpresas nos recuerda a la de los primeros visionarios, desde Kristian Birkeland, Nikola Tesla e Irving Langmuir hasta el fundador de la cosmología de plasma, Hannes Alfvén, todos ellos anticiparon el papel de la electricidad en los acontecimientos cósmicos.
La mayoría de astrónomos y cosmólogos, trabajando con unas hipótesis formuladas mucho antes de la era espacial, aprendieron a ignorar la electricidad.
El supuesto "vacío" del espacio no permitiría las corrientes eléctricas. Pero entonces, cuando se descubrió que todo el espacio es un mar de plasma conductor, los teóricos cambiaron su postura, afirmando que cualquier separación de carga sería inmediatamente neutralizada. Este punto fue declarado sin rodeos por el eminente físico solar Eugene Parker, «[...] No hay ningún campo eléctrico significativo que puede surgir en el marco de referencia del movimiento de plasma».
Sin embargo, Alfvén y sus colegas, reconocieron que la intrincada estructura cósmica y los eventos de alta energía del espacio son testigos de las corrientes eléctricas que se enhebran en ese mar de plasma interestelar e intergaláctico. Por ejemplo, ahora detectamos el "zumbido" de esas líneas de energía cósmica a través de sus señales de radio.
Cuando fluyen las corrientes de plasma en el espacio, los campos magnéticos producidos tienden a confinar el flujo en constreñidos y retorcidos filamentos, conocidos como z-pinch de plasma. Eso es lo que ahora observamos llenando el "vacío" del espacio, tal como Alfvén prodijo en su momento. Cuanto más intenso se focaliza este flujo de corriente más a menudo generará descargas eléctricas explosivas, y la consecuente radiación electromagnética puede incluir, en la más alta energía, la radiación sincrotrón, con la abundancia observada en el espacio. Tales intensos campos eléctricos siguen siendo la única explicación plausible; sin embargo, cuando Alfvén predijo la radiación de sincrotrón galáctico, los astrónomos no respondieron. Los campos eléctricos del espacio aún no habían entroducido su léxico.
3. ¿Cómo se forman las galaxias en la cosmología del plasma?
El largo trabajo experimental de Alfvén sentó las bases para un nuevo enfoque de la formación de galaxias. Las galaxias están a menudo eclipsadas por la magnitud de la radiación electromagnética de sus alrededores, y la fuente de estas energías deben ser tenida en cuenta.
En el universo de plasma, las corrientes eléctricas interseccionan en puntos críticos que controla un vórtice eléctrico, dando origen a las galaxias espirales. Este comportamiento previsto de la electricidad en el espacio, está basado en observaciones de laboratorio de las corrientes eléctricas y la descarga eléctrica en el plasma, junto con simulaciones en supercomputadoras para ver la forma en que las partículas cargadas interactúan bajo la influencia de las corrientes eléctricas.
Este modelo fue elaborado durante mucho tiempo por uno de los estudiantes y colaboradores de Alfvén, el principal investigador del plasma fue Anthony Peratt, en 1986, un experto en las inestabilidades del plasma de alta energía y autor del libro "El Universo de plasma", Peratt utilizó un superordenador para simular el comportamiento de una nube de carga (la simulación de una partícula en una celda), que ilustra la manera en que las corrientes eléctricas generan en el plasma esa forma tan familiar de las galaxias espirales y de otras estructuras galácticas.
Basado en un diligente trabajo de laboratorio durante décadas, Alfvén desarrolló un modelo de circuitos galácticos en el que los flujos de corrientes eléctricas se interiorizaban a lo largo de los brazos de las galaxias, generando un campo magnético circunvalante. Al llegar al centro de la galaxia, la carga eléctrica que impulsa estas corrientes se almacena en un plasmoide electromagnético compacto —como una figura de toro en rotación o una estructura con forma de donut—, que episódicamente libera su energía almacenada en chorros a lo largo del eje de rotación de la galaxia. Alfvén concluyó que era así como nacía el "núcleo galáctico activo" (AGN= active galactic nucleus).
Desde esta perspectiva, el comportamiento eléctrico del plasmoide galáctica, aunque oculto a menudo por el polvo, es la confirmación del inmenso potencial eléctrico. Por otra parte, en esta ruptura radical con la teoría anterior, las galaxias recién nacidas podría de hecho estar iluminadas con luces eléctricas, las estrellas alineadas a lo largo de los filamentos galácticos son como testigos de las líneas de energía interestelar o de los flujos de corriente.
4. ¿Por qué brilla el Sol?
¿Podría el universo de plasma abrir una puerta a una visión más exacta del Sol?
A mediados del siglo XX, los astrónomos se habían asentado por completo en una idea: un horno nuclear en el núcleo del Sol. Antes de la aparición del modelo de fusión, la teoría de "consenso" había sobrevivido durante cien años. A principios del siglo XIX, Sir William Herschel, argumentó que el calor y la luz del Sol se debían al colapso gravitacional de una nube primordial nebular. Los libros de texto describen la teoría como un gran logro. "Como concepción científica es quizás la más grande que jamás haya concebido la mente humana", escribió Edward Holden en 1881.
Unas décadas más tarde, la teoría pierde su credibilidad cuando unos astrónomos se dieron cuenta que no podía explicar durante mil millones de años la emergencia de los escenarios de evolución de la Tierra.
En 1920, el matemático Arthur Eddington, anunció la creación de un nuevo modelo, basado en la hipótesis de la energía nuclear en el núcleo del sol. Posteriormente, en 1938, el astrofísico Hans Bethe, ofreció una formulación matemática rigurosa del proceso de fusión previsto, por la que ganó el Premio Nobel 29 años después. Y un nuevo consenso surgió, la convicción de que solamente un reactor de fusión en el mismo núcleo del Sol podría explicar las emisiones tan poderosas de calor y luz del Sol.
Hoy día, todos los estudiantes de ciencias leen acerca de esta hipótesis como un hecho. Hans Bethe "descubrió la energía de fusión nuclear del Sol y otras estrellas".
Pero ahora, es posible una visión nueva y radical. ¿Podría la luz del Sol, y su todo su rango de actividad electromagnética ser en parte, o en su totalidad, causadas por el flujo de las corrientes eléctricas dentro y a través de la heliosfera? La hipótesis del "sol eléctrico" cuestiona la suposición de un horno nuclear solar, y sus raíces llegan tan profundo dentro de la historia intelectual como las del modelo nuclear; sin embargo, usted no verá que lo mencionen en ningún texto de astronomía estándar.
5. El Sol eléctrico: Una breve historia
Para tener una perspectiva histórica, es importante ver el sol eléctrico como una extensión lógica del "universo de plasma", formulado por Alfvén y sus alumnos y colegas, como Anthony Peratt. El trabajo de otros también se introducen en el presente concepto.
En 1941 el Dr. Charles E. R. Bruce, de la Electrical Research Association, en Inglaterra, empezó a desarrollar una nueva perspectiva sobre el sol. El punto de vista de Bruce comenzó cuando centró su atención en una prominencia solar que viajaba a 1,6 mil millones km/h., aproximadamente a la velocidad de propagación de un rayo de tormenta. Esta observación fue la que abrió el camino de la obra de su vida, que le llevó a la conclusión de que la aparición de las erupciones solares, su temperatura y su espectro, encajaban de maner perfecta con un rayo.
La superficie visible, o fotosfera del Sol, parece estar animada por descargas eléctricas.
En la década de 1960, el trabajo de Bruce inspiró a un ingeniero estadounidense, Ralph Juergens, a llevar a cabo una investigación independiente del Sol. Durante la siguiente década, Juergens publicó una serie de artículos donde afirmaba que el modelo termonuclear "se contradice con casi todos los aspectos observables del Sol". Su respuesta a estas contradicciones fue la de sugerir que el Sol es el centro de una "descarga radiante" de energía galáctica. Con esto, Juergens fue efectivamente el primero en argumentar que el Sol está realmente impulsado por electricidad en lugar de por fusión nuclear.
El trabajo de Juergens "tuvo un profundo efecto entre quienes lo consideraban más cercano. Uno de ellos fue el fallecido Earl Milton, profesor de física en la Universidad de Lethbridge, en Canadá, que dedicó varios años a la exploración de un modelo eléctrico del Sol. Por aquella misma época, el físico australiano Wallace Thornhill, también encontró la inspiración en la hipótesis de Juergens", acuñando la frase de "Universo Eléctrico" en la mitad de los noventa. Thornhill ha dedicado gran parte de su vida a investigar este nuevo paradigma y la tesis central de un Sol eléctrico.
La obra de Thornhill y sus colegas, llevaron a una amplia síntesis interdisciplinaria que atrajo a investigadores de todo el mundo. Uno de tales investigadores fue un profesor jubilado de ingeniería eléctrica, Donald Scott, autor del libro recientemente publicado, "El cielo eléctrico". La parte central del libro trata la hipótesis de Sol eléctrico.
6. Descarga radiante (el tubo de Geissler)
¿Es posible que los misterios sin resolver de la formación de las estrellas encuentre una explicación unificada más cerca nosotros, en la hipótesis de un sol eléctrico? Este concepto extiendería el universo de plasma a las características observadas de las estrellas individuales. Desde esta perspectiva, las corrientes eléctricas que fluyen a lo largo de los brazos galácticos son penetradas dentro de los centros de actividad de la formación estelar (el efecto Z-pinch). Las estrellas, entonces, pueden tener una conexión eléctrica con las energías almacenadas en los océanos de plasma, a través de los cuales, se mueven las galaxias y los cúmulos de galaxias.
La hipótesis eléctrica prevé que el Sol está inmerso en un medio de extrema baja densidad de plasma. Su descarga incandescente es similar a la de un tubo de Geissler. Solamente muy cerca del Sol la concentración de átomos sería suficiente para excitarlos a emitir luz visible. Vemos la luz de la fotosfera y de la corona, pero la "atmósfera" del Sol se extiende hacia fuera como en medio de plasma, y a su través se mueven los planetas, todos ellos influidos por las corrientes heliosféricas, el invisible movimiento de carga. Junto al Sol mismo, la actividad eléctrica dentro de la heliosfera y más allá proporciona un laboratorio en el espacio que nos permite evaluar la hipótesis del Sol eléctrico.
Puesto que esta hipótesis sugiere que las corrientes eléctricas fluyen dentro de la heliosfera, la investigación ha de considerar todas las evidencias que atañen esta posibilidad, desde el comportamiento de la superficie visible del Sol y la corona hasta las auroras de la Tierra, desde los mundos de Júpiter y Saturno hasta la frontera de la heliosfera, el pretendido límite de influencia del Sol. Debe extenderse también a la vecindad galáctica, donde fluyen las corrientes a lo largo de los brazos galácticos. E incluso debe ir más allá de la Vía Láctea hasta la insondable energía, ahora evidente, del espacio intergaláctico.
Prácticamente todas las consideraciones aquí discutidas, llegaron después de que el consenso de la comunidad científica abrazara el modelo de fusión del Sol. Como se ha señalado, los astrónomos lo consideraban un tema muy básico (la fuente del calor y la luz del Sol) que aún no estaba plenamente resuelto, conforme se iban lanzando satélites y sondas al espacio. Ciertamente, nadie creyó necesaria una aplicación retroactiva del modelo de fusión. Y nadie pareció parpadear cuando el único y cuantitativo argumento sobre la base nuclear del Sol falló, cuando el número de neutrinos era de un tercio a la mitad del número que requería la teoría.
7. El papel de la evidencia empírica
Cuando los teóricos proponen una perspectiva científica totalmente nueva, lo que están pidiendo es que se considere como un punto de partida útil. Un modelo útil que explique en detalle las relaciones propuestas entre causas y efectos. Las causas están teorizadas y los efectos mencionados. El nuevo modelo puede ser generalizado para comprobar qué tal se correlacionan sus supuestos fundamentales con las observaciones más detalladas y una gama aún más amplia de medidas que afectan a la cuestión.
Con la creciente especialización de las ciencias, los más crasos errores implican normalmente un fallo a la hora de generalizar el argumento original, pese a su poder predictivo dentro de un campo suficientemente amplio de vista. Realizado correctamente, esta fase esencial mostraría un manifiesto de deficiencias o fallos rotundos de una teoría, si es que existen. Aquí es donde vemos las contradicciones, las cosas que no encajan en los supuestos de fondo. "Si se prueba su equivocación, es incorrecto", esto es lo ideal cuando se declara una teoría. De hecho, la mayoría de modelos útiles serían fácilmente falsables, y la cuestión de la correlación entre la teoría y observación puede ser explícitamente testeada frente a un rango completo de datos críticos.
No puede haber ninguna justificación racional para un cortocircuito en esta etapa fundamental.
En el caso que nos ocupa, donde una teoría afecta a la manera en que vemos nuestro entorno celeste en su totalidad, la generalización de un argumento cualitativo es indispensable, requiere que el campo de visión sea tan amplio como las implicaciones lógicas de la teoría. Si se acogiera un punto de vista más estrecho, prácticamente garantizaría la falsabilidad de al menos algunas observaciones, que en caso de existir, serían ignoradas.
En 1950, la hipótesis del Sol como "horno nuclear" reposaba por completo en fundamentos matemáticos. Prácticamente sin pruebas evidenciales de dicha conjetura del horno nuclear ya se daban por hecho.
La corriente científica ignoraba el profundo papel de las corrientes eléctricas en el espacio del universo de plasma.
Hoy, después de décadas de exploración solar, el acuerdo entre los hechos y la teoría que los teóricos habían esperado brilla por su ausencia. Si queremos ver que esto es así, sólo es necesario revisar el continuo de sorpresas que han ido surgiendo de la exploración del Sol, la exclamación colectiva apunta a gran brecha entre la teoría y la observación. Sin ajustes siquiera de las expectativas originales.
El modelo original no anticipó, y nunca fue capaz de explicar la espectacular aceleración de partículas cargadas a distancia desde el Sol. Nadie imaginaba el "imposible" incremento de temperatura más arriba de la superficie solar, que culminó en 2 millones de grados Kelvin en la corona solar.
En los albores de la era espacial, un toro de plasma electrificado que rodea al Sol habría parecido bastante ridículo. Los chorros energéticos en sus polos nunca habrían entrado en la imaginación de los teóricos de la energía solar.
Las manchas solares se supone que son corrientes de convección, y no corrientes eléctricas sujetas y guiadas por los campos magnéticos. Y el dogma establecido, ejemplificado en la obra del matemático Sydney Chapman, ha excluido categóricamente la posibilidad de que las auroras de la Tierra pudieran ser originadas por las corrientes eléctricas del sol penetrando en la atmósfera superior de la Tierra.
La historia aún no se ha pronunciado acerca de que después de más de 50 años de investigación de la era espacial, tan sólo se hayan producido anti-correlaciones con estos supuestos establecidos por la ciencia del sol.
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