Polarity Reversal of the Polar Magnetic Fields in Solar Cycle 25

Resumen Técnico: Inversión de la Polaridad de los Campos Magnéticos Polares en el Ciclo Solar 25

Planteamiento del Problema
La inversión de la polaridad de los campos magnéticos polares solares es una firma fundamental de la evolución del ciclo solar, la cual sirve como una restricción crítica para la validación de la teoría de la dínamo y un precursor para predecir la amplitud de los ciclos solares subsiguientes. Mientras que estudios previos han analizado las inversiones en los Ciclos Solares (SC) 21 a través del 24, los datos observacionales para el SC 25 son escasos, ya que el ciclo apenas ha pasado recientemente por su máximo. Las predicciones existentes para los tiempos de inversión del SC 25 varían, y faltan investigaciones detalladas de la evolución del campo magnético polar durante este ciclo específico. Este estudio tiene como objetivo determinar con precisión el tiempo y la progresión latitudinal de la inversión de la polaridad polar en el SC 25 utilizando datos de campo magnético vectorial de alta resolución.

Metodología
Los autores utilizaron datos de campo magnético vectorial del Espectropolarímetro (SP) a bordo del satélite Hinode, adquiridos durante marzo y septiembre de cada año desde 2022 hasta 2025. Estos periodos de observación específicos fueron seleccionados para maximizar la visibilidad de las regiones polares sur y norte, respectivamente.

El proceso de procesamiento de datos involucró varios pasos rigurosos:

1. Calibración de Coordenadas: Se aplicó una transformación geométrica para alinear los magnetogramas del SP de Hinode con los magnetogramas de HMI (Observatorio de Dinámica Solar) para corregir desajustes de coordenadas y posiciones del limbo solar.
2. Desambiguación: La ambigüedad de ambigüedad de 180° inherente en los magnetogramas vectoriales se resolvió mediante un método basado en la suposición física de que los campos magnéticos son predominantemente verticales u horizontales, siguiendo el enfoque de Ito et al. (2010).
3. Corrección de Polaridad Espuria: Para abordar los efectos de proyección que crean polaridades espurias cerca del limbo solar, los autores identificaron parches magnéticos fuertes (campo total intrínseco > 200 G) y aplicaron un proceso de umbralización. En las regiones donde el área de la polaridad espuria excedía el 150% del área de la polaridad real, se marcaron y se revirtieron sus valores de densidad de flujo magnético radial ($B_r$). Solo se conservaron los datos dentro de ±90° de longitud para garantizar la fiabilidad del análisis.
4. Construcción de Mapas Compuestos: Los magnetogramas procesados fueron transformados geométricamente a una vista polar de "vista superior". Utilizando una fórmula de rotación diferencial solar con un punto de referencia de 80°, las imágenes fueron rotadas y ensambladas para crear mapas compuestos anuales para ambos hemisferios.
5. Análisis Cuantitativo: Los autores calcularon el promedio de la densidad de flujo magnético radial y el flujo magnético radial total para los casquetes polares (70°–90° de latitud) y bandas latitudinales específicas de 5°. Estas métricas se compararon contra los números de manchas solares (SSN) hemisféricos suavizados a 13 meses de SILSO. Además, se construyó un gráfico de latitud-tiempo utilizando mapas sinópticos de HMI para validar el tiempo de inversión.

Resultos Clave

• Tiempo de Inversión: El estudio estima que el casquete polar norte (por encima de 70°N) completó su inversión de polaridad en noviembre de 2024, mientras que el casquete polar sur (por encima de 70°S) se invirtió en octubre de 2024.
• Relación con el Máximo de Manchas Solares: La inversión norte hubo un retraso respecto al máximo del número de manchas solares del hemisferio norte (abril de 2023) de aproximadamente 19 meses. En contraste, la inversión sur ocurrió casi simultáneamente con el máximo de manchas solares del hemisferio sur (octubre de 2024).
• Progresión Latitudinal: El proceso de inversión exhibió una progresión secuencial de latitudes bajas a altas en ambos hemisferios, consistente con los modelos de transporte de flujo.
  • Hemisferio Norte: La inversión comenzó en la banda de 70°–75° alrededor de octubre de 2024 y concluyó en la banda de 80°–85° alrededor de febrero de 2025.
  • Hemisferio Sur: La inversión comenzó en la banda de 70°–75° alrededor de agosto de 2024 y concluyó en la banda de 85°–90° alrededor de diciembre de 2024.
• Evolución del Flujo: De 2022 a 2025, el casquete polar norte mostró una disminución en el flujo magnético radial a una tasa de aproximadamente $3.66 \times 10^{21}$ Mx año$^{-1}$, mientras que el casquete sur aumentó a una tasa de $2.87 \times 10^{21}$ Mx año$^{-1}$.
• Comparación con SC 24: A diferencia del SC 24, donde la inversión sur se retrasó respecto a la norte por aproximadamente 1.5 años, el SC 25 muestra que la inversión sur precede a la norte por solo un mes aproximadamente.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma que estos resultados proporcionan referencias observacionales esenciales para modelar las inversiones de la polaridad polar en los ciclos solares. Al utilizar datos de alta resolución de Hinode para construir mapas compuestos polares detallados, el estudio ofrece una cronología precisa de la inversión del SC 25, lo cual es crucial para:

1. Validar Modelos de la Dínamo: El tiempo preciso y la secuencia latitudinal de la inversión sirven como restricciones para los modelos de transporte de flujo superficial (SFT) y de la dínamo solar.
2. Capacidad Predictiva: Los hallazgos ofrecen datos empíricos para refinar las predicciones de la amplitud del próximo ciclo solar, dado que la fuerza del campo polar en el mínimo es un precursor conocido.
3. Comprender la Asimetría del Ciclo: Los resultados resaltan la asimetría entre los hemisferios en el SC 25, señalando que la inversión sur coincidió con el máximo de manchas solares mientras que la norte tuvo un retraso significativo, un patrón que difiere del comportamiento observado en el SC 24.

Los autores concluyen que la inversión secuencial observada de latitudes bajas a altas apoya el modelo de transporte de flujo, donde el flujo de polaridad de seguimiento de las regiones activas es transportado hacia los polos por el flujo meridional, impulsando la inversión del campo.