Quizá sepas que la luz necesita 8 minutos
para llegar a nosotros desde la superficie solar.
Entonces, ¿cuánto piensas que le lleva a la luz
viajar desde el núcleo del Sol hasta su superficie?
¿Pocos segundos, minutos como máximo?
Bueno, por extraño que parezca, le lleva muchos miles de años.
He aquí el porqué.
Los fotones surgen de reacciones nucleares profundas en el núcleo solar.
Al salir del núcleo, los fotones se encuentran con materia y pierden energía,
se vuelven longitudes de onda más largas de luz.
Empiezan como rayos gamma en el núcleo,
y terminan como rayos X, luz ultravioleta o visible, al acercarse a la superficie.
Sin embargo, ese viaje no es ni simple ni directo.
Al nacer, el fotón viaja a una velocidad de 300 000 km por segundo
hasta que choca con un protón y se desvía en otra dirección,
actuando como una bala que rebota en cada partícula cargada que impacta.
Lo lejos que llega ese fotón desde el centro del Sol,
luego de cada colisión,
se conoce como problema de paseo aleatorio.
La respuesta viene de la siguiente fórmula:
la distancia es igual al tamaño del paso por la raíz cuadrada del número de pasos.
Así, si das un paseo aleatorio desde la puerta del frente
con pasos de un metro por segundo,
te llevaría un millón de pasos y 11 días
hacer solo un kilómetro.
Entonces, ¿cuánto tiempo le lleva a un fotón generado en el centro del Sol
llegar hasta ti?
Conocemos la masa solar
y podemos usar eso para calcular la cantidad de protones que tiene.
Supongamos por un segundo que estos protones tienen distribución uniforme,
y que la distancia media entre ellos es de unos 1,0 x 10^-10 metros.
Un paseo aleatoria de 690 000 km desde el núcleo hasta la superficie solar
requeriría 3,9 x 10^37 pasos,
dando un tiempo total de viaje de 400 000 millones de años.
Mmm, eso no puede ser correcto.
El Sol tiene solo 4600 millones de años, ¿qué salió mal?
Dos cosas:
El Sol no tiene en realidad densidad uniforme
y los fotones perderán bastantes protones en cada colisión.
En realidad, la energía de un fotón,
que cambia en el transcurso de su viaje,
determina qué tan probable es que interactúe con un protón.
Respecto de la densidad,
nuestros modelos muestran que el Sol tiene un núcleo caliente,
donde ocurren reacciones de fusión.
Alrededor de eso está la zona de radiación,
seguida por la zona de convección, que llega hasta la superficie.
El material del núcleo es mucho más denso que el plomo,
y el plasma caliente superficial es un millón de veces menos denso
con un continuo de densidades en el medio.
Esta es la relación fotones-energía.
Para un fotón que transporta una pequeña cantidad de energía,
un protón es efectivamente enorme,
y es mucho más probable que haga que el fotón rebote.
Y para un fotón de alta energía, es todo lo contrario.
Los protones son efectivamente muy pequeños.
Los fotones empiezan a muy altas energías
en comparación con su radiación final en la superficie del sol.
Si usamos una computadora y un modelo interior solar sofisticado
para calcular el paseo aleatorio con estas cantidades cambiantes,
arroja el siguiente número: 170 000 años.
Futuros descubrimientos sobre el Sol pueden refinar este número aún más,
pero por ahora, según nuestro leal saber y entender,
la luz que impacta tus ojos hoy
pasó 170 000 años abriéndose camino hacia la superficie del Sol,
más 8 minúsculos minutos en el espacio.
En otras palabras, ese fotón empezó su viaje hace 2 eras de hielo,
en la misma época en que los humanos empezaron a usar ropa.