El sol se cierne bajo sobre las llanuras de Castilla y León, en la región norte-central de España. Pero desde una ladera de la montaña Pico Trigaza, parece que unas pocas nubes blancas y esponjosas han comenzado a bloquear el sol. Esto resulta frustrante.
Un grupo de investigadores, algunos con gafas de eclipse de cartón, se agrupa en torno a equipos de telescopios portátiles y cámaras conectadas a ordenadores portátiles. Todo este material está disperso sobre mesas colocadas en la ladera de la montaña. En las pantallas de los ordenadores, el disco solar parece una media luna de color naranja intenso que se está desvaneciendo lentamente. Esto se debe a que la luna comenzó a cruzarse hace aproximadamente media hora. En 25 minutos, oscurecerá el sol por completo, produciendo un fenómeno misterioso y asombroso: un eclipse solar total.
En el calor del final del verano y del final de la tarde, los investigadores observan ansiosamente mientras esas nubes persistentes permanecen alrededor del sol. Desde una cabaña abandonada en la ladera, unos metros más arriba, donde los investigadores han acampado, uno de los estudiantes de doctorado emerge y asiente hacia la formación de nubes. “¿Crees que se disolverá?”, pregunta de repente.
“Lo hará”. Miloslav Druckmüller mira con calma a su grupo de candidatos doctorales, que están realizando las comprobaciones finales del equipo en preparación para la totalidad. Aquí, en España, en este 12 de agosto, Druckmüller se prepara para su decimonoveno eclipse solar. Sabe por larga experiencia que el tiempo puede cambiar rápidamente cuando la sombra de la luna de repente hace descender la temperatura. Además, no tiene sentido inquietar a los estudiantes de doctorado más de lo que ya están.
El Camino de un Matemático hacia la Fotografía de Eclipses Solares
Durante la totalidad, la luna bloquea el deslumbramiento abrumador del disco solar, revelando estructuras delicadas en la atmósfera exterior del sol, la corona. Utilizando sistemas de telescopios construidos a medida y técnicas de procesamiento de imágenes que Druckmüller ha pasado décadas desarrollando, los investigadores pretenden obtener información sobre los procesos en esta región enigmática que, de otro modo, es difícil de estudiar. Además de fotografiar la luz coronal visible, el equipo intentará rastrear la dispersión de iones de hierro sobrecalentados en el espacio interplanetario, lo que podría ofrecer información única sobre el patrón de calor que emana de la corona. Y tendrán 107 segundos para hacer todo eso.
Druckmüller es profesor de matemáticas y procesamiento de imágenes en la Universidad Tecnológica de Brno en la República Checa y una figura destacada en los Solar Wind Sherpas, un equipo internacional que estudia la corona solar durante los eclipses totales. En el mundo de los eclipses solares, es una leyenda, aunque reacia.
Fotografió su primer eclipse solar en 1999, lo que pensó que sería una broma única. Durante ese eclipse, la profunda sombra de la luna pasó a solo unas pocas decenas de kilómetros de la República Checa natal de Druckmüller, por lo que la persiguió hasta Hungría con un lente soviético MTO de 1.000 milímetros de 30 años. Todo lo que recuerda de ese día es la adrenalina que sintió al intentar encontrar el sol en el cielo con el minúsculo campo de visión de la lente y mantenerlo enfocado durante los dos minutos del eclipse.
Insiste en que nunca ha disfrutado de ninguno de los eclipses que ha fotografiado. “De hecho, nunca he visto correctamente ninguno de esos eclipses. Solo miras las pantallas, asegurándote de que todo hace lo que se supone que debe hacer. Hay tantas cosas que pueden salir mal y no puedes repetirlo”.
A pesar de la tranquilidad exterior de Druckmüller en esta ladera española, las apuestas son altas. Hace apenas 45 minutos, su grupo recibió noticias de sus colegas en Islandia, donde las condiciones de observación prometían ser mejores que en España. Pero un vasto sistema de baja presión había cubierto todo el cielo, dejando a los tres equipos islandeses sin visibilidad.
Lo que los Eclipses Solares Revelan sobre la Corona
La corona ha sido un misterio durante siglos. Aunque más tenue —por un factor de un millón— que la superficie visible del sol, la corona es, sin embargo, extremadamente caliente: alrededor de un millón de grados Celsius en comparación con los 5.500 grados en la superficie. Dado que el motor de fusión nuclear del sol funciona en el corazón de la estrella, podría parecer que las temperaturas deberían disminuir cuanto más lejos del núcleo.
Para observar la tenue corona en luz visible, los investigadores deben bloquear el feroz resplandor del sol. Telescopios especializados llamados coronógrafos hacen esto con un disco opaco llamado ocultador. Pero debido a que la luz se dobla alrededor de los bordes del ocultador en un efecto llamado difracción, debe bloquear un área mucho mayor que la del disco solar para evitar que la luz se desborde y arruine las imágenes. Pero hacerlo significa obstruir la parte interna de la corona, que alberga los procesos más importantes que sustentan los desconcertantes fenómenos de la atmósfera superior del sol.
Ahí es donde los eclipses totales son tan importantes para los físicos solares. Por pura casualidad, la luna tiene exactamente el tamaño correcto y está a la distancia justa para cubrir completamente el sol durante un eclipse solar total. Como la luna está tan lejos de la Tierra, la vista no se ve empañada por la difracción, y la corona se revela casi hasta la superficie del sol.
Las sondas espaciales pueden fotografiar la superficie solar en otras longitudes de onda, pero esas vistas también tienen limitaciones. Naves espaciales como el Observatorio de la Dinámica Solar de la NASA ven las partes más internas de la corona en luz ultravioleta extrema, explica Shadia Habbal, física solar en la Universidad de Hawái y líder del proyecto Solar Wind Sherpas. “Pero se corta muy rápidamente, por lo que no se ve su extensión al espacio tan bien como podemos verla en las líneas de emisión visibles” durante un eclipse. “Esa es la mayor ventaja”, dice, de la fotografía de eclipses solares.
La misión europea Proba-3, lanzada en 2024, simula eclipses solares totales volando dos naves espaciales en una formación separada por 150 metros, donde una actúa como ocultador y la otra como telescopio. Los instrumentos a bordo de ese satélite, sin embargo, tienen limitaciones en comparación con el equipo utilizado por el equipo de Solar Wind Sherpas.
Cómo las Imágenes de Eclipses Desencadenaron una Asociación Científica
Cuando Druckmüller reveló el rollo de su expedición de eclipse de 1999, las fotografías no hicieron justicia a la espeluznante belleza del evento. Pasó innumerables tardes aplicando su experiencia en procesamiento numérico de imágenes para intentar recrear en sus fotografías las vistas que presenció en ese campo de maíz húngaro.
Le llevó dos años, pero finalmente lo consiguió. Donde antes había vistas apagadas del disco lunar ennegrecido rodeado por los contornos romos de la corona, Druckmüller reveló los detalles más sutiles de las líneas del campo magnético que se extienden desde el sol hacia el espacio. A medida que sus fotografías circularon entre los físicos solares, comenzaron a llegar invitaciones a expediciones de eclipses.
Habbal se enteró de las imágenes por un estudiante de doctorado que las había visto en una presentación de conferencia que no acreditaba a Druckmüller. Cuando el equipo de Habbal publicó posteriormente las imágenes en un artículo, las atribuyeron erróneamente a otro investigador. Druckmüller se enteró a través de un amigo astrofísico. “Le escribí un correo electrónico bastante decepcionado y ella respondió a los 10 minutos”, recuerda Druckmüller. “Realmente no tenía ni idea”.
El error se corrigió y, en cuestión de semanas, Habbal y Druckmüller iniciaron una colaboración que se convirtió en una amistad. “El procesamiento de Milos saca a la luz detalles que nadie ha visto antes, y te cuentan mucho sobre características muy pequeñas en la corona que no ves de otra manera”, dice Habbal.
Cómo el Procesamiento de Imágenes Revela la Corona Solar
Capturar las delicadas estructuras de la corona significa encontrar una manera de mostrar sus características más brillantes y tenues en la misma imagen. “Durante el eclipse solar, el contraste entre las partes más oscuras y más brillantes de la corona es enorme, posiblemente de uno a un millón”, explica Druckmüller. “Pero un monitor de ordenador solo te permite mostrar una relación de contraste de uno a aproximadamente 800”. (Algunos monitores modernos, especialmente los OLED, pueden ofrecer relaciones de contraste más altas).
El ojo humano puede ajustarse a este enorme rango de brillo, lo que permite al observador ver tanto la corona brillante como las tenues estrellas y planetas que emergen brevemente en el cielo oscurecido. Para reunir esos detalles en una fotografía, Druckmüller utiliza algoritmos de procesamiento de imágenes personalizados para combinar exposiciones que capturan diferentes partes de ese rango.
Para crear una sola imagen, los equipos de Druckmüller necesitan tomar 200 fotogramas individuales durante el eclipse con tiempos de exposición que van desde 0.001 segundos hasta dos segundos. Los datos deben ser calibrados contra un gran número de imágenes de referencia para filtrar el ruido y las imperfecciones. Los campos planos, que representan un fondo de luz uniforme, ayudan a corregir los defectos causados por la óptica del telescopio, las manchas de polvo y las variaciones en la sensibilidad de los píxeles. Las imágenes oscuras, tomadas con la luz bloqueada del sensor, ayudan a corregir los artefactos creados por el propio sensor de imagen de la cámara. “La computadora tarda más de dos días en procesar una imagen”, dice Druckmüller. Incluyendo los datos de calibración, una sola imagen terminada requiere alrededor de 3.000 fotogramas de entrada.
Elegir una Ubicación para la Fotografía de Eclipses Solares
Desde 2008, los equipos dirigidos por Habbal y Druckmüller han viajado a todos los eclipses solares totales, distribuyéndose en múltiples ubicaciones para protegerse del mal tiempo. Aproximadamente la mitad de los equipos regresan con datos utilizables. Para los otros, es solo un viaje corto y estresante. Para el eclipse del 12 de agosto, tres grupos se desplegaron en Islandia y dos en España.
Los equipos buscan sitios cercanos al centro de la banda de totalidad, donde la luna bloquea el sol por más tiempo. En España, la banda de totalidad del 12 de agosto atravesó el norte del país; la línea central de la sombra pasó a menos de 11 kilómetros de Pico Trigaza, prometiendo a Druckmüller y sus colegas unos preciosos 107 segundos de totalidad.
Pero la duración es solo una parte del cálculo. La totalidad en Pico Trigaza comenzará 51 minutos antes del atardecer, con el sol a solo 8 grados sobre el horizonte. Tan bajo, los rayos deben atravesar una capa atmosférica mucho más gruesa que cuando el sol está más alto en el cielo, lo que aumenta la distorsión de la luz que complica la fotografía. En el campamento de los investigadores en Pico Trigaza, a 1.600 metros sobre el nivel del mar, el aire más tenue debería ayudar un poco.
“Islandia habría sido un lugar mucho mejor para nosotros que España porque el sol estaba más alto, unos 25 grados sobre el horizonte”, dice Druckmüller con nostalgia. Pero el clima notoriamente impredecible de Islandia hizo de España una alternativa esencial.
En la montaña, los lugareños han arreglado una cabaña rústica y poco usada para los investigadores, instalando cables de alimentación desde un puesto de telecomunicaciones cercano y trayendo un tanque de agua. Cinco estudiantes de doctorado condujeron más de 2.000 kilómetros desde Brno y han pasado casi una semana preparando el equipo. Druckmüller y su esposa se unieron a ellos dos días antes del eclipse. Cocinan en una pequeña parrilla de propano y duermen en sacos de dormir sobre colchonetas de yoga. “Tenemos mucho espacio aquí para montar nuestros telescopios, vistas preciosas y un techo sobre nuestras cabezas”, dice Druckmüller con una sonrisa. “Es perfecto”.
Pero incluso el mejor equipo y un sitio cuidadosamente elegido no valen nada si las nubes aparecen. “Se dedica tanto trabajo a los preparativos y luego, si no obtienes nada, sientes una profunda tristeza”, dice Jana Hoderová, profesora asistente de matemáticas en la Universidad Tecnológica de Brno y una de las colaboradoras clave de Druckmüller.
Mientras la luna continúa deslizándose frente al disco solar, la molesta nube cúmulo que mantuvo a todos en vilo comienza a disolverse. Faltan 10 minutos para la totalidad. El alivio es palpable.
Mapeando la Temperatura de la Corona Solar con Hierro
La cuenta atrás en los ordenadores que controlan las cámaras ha comenzado. Las pantallas ahora muestran solo una pequeña astilla naranja, y la tarde se está volviendo perceptiblemente menos brillante.
Veinte cámaras de astrofotografía, la mayoría de las cuales extraen energía de una batería de coche que también estaba protegiendo las cámaras de cualquier inestabilidad de la red, apuntan al sol. Junto con el equipo que captura la luz visible de la corona, el equipo ha construido un ensamblaje de ocho cámaras para detectar la luz emitida por varios iones de hierro que se producen en la corona.
Estos instrumentos que buscan iones de hierro se han ensamblado con ingenio y economía. Un colega de Druckmüller cortó con láser las placas de aluminio que sostienen las lentes cuidadosamente alineadas a cambio de “dos botellas de whisky”. Los soportes y accesorios fueron impresos en 3D en la Universidad Tecnológica de Brno. Las lentes, producidas para el fabricante de cámaras desaparecido Contax, se compraron con grandes descuentos en eBay. Los elementos más caros son los filtros de interferencia que aíslan las longitudes de onda emitidas por los iones de hierro.
“Eso es algo que nadie más en el mundo puede hacer”, dice Druckmüller con visible satisfacción. La tecnología única, co-desarrollada con el equipo de Habbal en Hawái, ya ha permitido a los investigadores mapear la distribución de temperaturas en toda la corona y descubrir estructuras previamente no vistas, apodadas “anillos de humo”, en el plasma coronal. Las fotografías también revelaron la región límite donde el plasma solar se vuelve tan delgado que sus iones dejan de colisionar.
“El hierro es el más abundante de los elementos pesados que vemos en la corona solar”, dice Habbal. “Y debido a que la corona está tan caliente, los átomos de hierro pierden electrones y se ionizan. Cuanto mayor es la pérdida, mayor es la temperatura”.
Por ejemplo, se necesita una temperatura de alrededor de 1,6 millones °C para producir un ion de hierro al que le han faltado 12 electrones. Pero solo se necesitan 1,4 millones °C para despojar a un átomo de hierro de 11 electrones. Una vez en un estado eléctrico particular, el ion conserva su ionización específica, incluso mientras viaja hacia afuera con el viento solar. Cada uno de esos iones, ya sea +11 o +12, emite una longitud de onda de luz diferente, lo que permite a los investigadores mapear no solo las temperaturas dentro de la corona, sino también cómo esos iones de hierro se extienden al espacio interplanetario y distribuyen el calor. Habbal y sus colegas habían estado intentando fotografiar esos iones de hierro durante los eclipses solares durante mucho tiempo. Pero no fue hasta que Druckmüller entró en escena que pudieron desarrollar el equipo y las técnicas matemáticas para hacerlo.
Tres, Dos, Uno… Totalidad
A solo un minuto de la totalidad, los investigadores comienzan a retirar los filtros protectores de las lentes. Faltan 50 minutos para el atardecer, y el sol poniente acaba de empezar a iluminar las nubes sobre el horizonte con el primer tinte naranja. Entonces, de repente, la tarde comienza un rápido y prematuro descenso a la oscuridad. A lo largo del borde de la fantásticamente delgada media luna solar, los brillantes puntos naranjas conocidos como Cuentas de Baily destellan y desaparecen —los últimos fragmentos de luz fotosférica visibles a través de profundos valles lunares. Al comenzar la totalidad, los observadores se quitan las gafas. El aire caliente se enfría. Los estudiantes de doctorado permanecen en silencio e intensamente concentrados en su equipo.
Druckmüller levanta la vista de su cámara hacia las llanuras oscurecidas. Alrededor del disco solar ennegrecido se eleva el magnífico halo dorado de la corona. En el silencio de la ladera, parece que incluso los pájaros se han quedado quietos. El cielo está resplandeciente de colores ígneos a lo largo del horizonte donde cae la profunda sombra lunar. Venus brilla intensamente en el suroeste, un agudo punto blanco en el cielo oscurecido. El sonido de los obturadores de las cámaras llena repentinamente el aire. Luego, tan rápido como cayó, la oscuridad comienza a retroceder, despedida con otro puñado de doradas Cuentas de Baily.
La multitud estalla en vítores. Los estudiantes de doctorado se abrazan como si se les fuera la vida en ello.
“Los estudiantes hicieron la mayor parte del trabajo esta vez, así que me permití realmente mirarlo”, dice Druckmüller. “Fue hermoso. Pico Trigaza puede que no haya sido el mejor para la fotografía científica, pero desde el punto de vista estético, fue extraordinario”.
Pero para Druckmüller, esto es solo el principio. Mientras otros cazadores de eclipses se apresurarán a publicar sus imágenes, él se tomará su tiempo. Espera publicar las primeras imágenes de la corona en luz visible en unas dos semanas. El procesamiento de las imágenes de iones de hierro, y el descubrimiento de cualquier información que puedan contener, llevará meses, quizás incluso un año entero.
“Probablemente hasta el próximo eclipse en 2027” en el norte de África, dice Druckmüller.
Quién sabe. Tal vez disfrute de ese también.
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