Físicos medem 'motor' de ativação de explosões solares pela primeira vez

Equipe combinou os dados de vários comprimentos de onda com simulações numéricas feitas por outros físicos; medições podem ser usadas como base para estudar e analisar futuros eventos do tipo

Vinicius Szafran, editado por Fabiana Rolfini 05/08/2020 16h39
Sol
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Olhando para o céu, o Sol parece o mesmo todos os dias. Porém, ao olhar mais de perto, percebemos que nossa estrela é um lugar selvagem, tumultuada por plasma turbulento. As explosões solares, que liberam colossais feixes de plasma maiores do que nosso planeta, são uma situação comum, mas pouco compreendida pelos cientistas.


Agora, pela primeira vez, físicos solares mediram e caracterizaram o campo magnético da gigantesca corrente elétrica da superfície que se estende pela região central de queima, o motor que aciona a liberação de energia das explosões solares. A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.

"Com este estudo, finalmente medimos os detalhes do campo magnético de uma lâmina de corrente pela primeira vez, dando-nos uma nova compreensão do motor central das explosões solares", afirmou o físico Bin Chen, do Instituto de Tecnologia de Nova Jersey.

ReproduçãoMotor que aciona explosões solares foi medido pela primeira vez. Imagem: Observatório da Dinâmica Solar

Campos magnéticos solares

Os campos magnéticos solares são extremamente confusos e complicados. Nossa estrela é uma bola turbulenta e agitada de plasma incrivelmente quente, um fluido, composto de partículas carregadas, que interage fortemente com os campos magnéticos.

Por se tratar de uma esfera, a superfície equatorial do Sol gira mais rápido do que os polos. Isso resulta em um campo magnético emaranhado, que por sua vez pode produzir campos magnéticos localizados muito fortes, abrindo manchas solares das quais explodem as chamas.

Nesses campos localizados, as linhas do campo magnético podem ficar confusas. Nas raízes das explosões solares, as linhas opostas dos campos magnéticos se conectam, separam e reconectam. Além disso, as poderosas lâminas de corrente elétrica se estendem por essas regiões da queima solar.

Sabemos que a reconexão magnética resulta na liberação de energia e aceleração de elétrons para velocidades relativísticas, mas tem sido difícil determinar exatamente onde e como isso acontece.

Vejamos a explosão solar colossal X8.2, ocorrida em 10 de setembro de 2017, por exemplo. Ela foi capturada em vários comprimentos de onda pela Matriz Solar Expandida Owens Valley do Instituto de Tecnologia de Nova Jersey (EOVSA), permitindo à equipe estudar a lâmina elétrica de 40 mil quilômetros em detalhes.

"O lugar onde toda a energia é armazenada e liberada nas explosões solares ficou invisível até agora", disse o diretor da EOVSA, Dale Gary. "As imagens do EOVSA feitas em muitas frequências de microondas mostraram que podemos capturar emissões de rádio para iluminar essa importante região".

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Observação ultravioleta (esq.) e simulação numérica (dir.) da explosão solar. Imagem: NJIT-CSTR, B. Chen, S. Yu; CfA, C. Shen; Observatório da Dinâmica Solar

A equipe combinou os dados de vários comprimentos de onda com simulações numéricas feitas por físicos do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. O perfil não apenas correspondia às previsões, como havia uma estrutura magnética em forma de garrafa no alto da base do feixe de energia (a 20 mil quilômetros da superfície do Sol), onde os elétrons estavam sendo presos e acelerados.

A chapa e a reconexão magnética parecem necessárias para a aceleração eletrônica e liberação de energia. Pelos cálculos da equipe, a energia magnética é liberada na corrente da superfície a uma taxa de dez a 100 bilhões de trilhões de joules por segundo. Porém, não é aí que acontece a aceleração das partículas.

"O forte campo elétrico gerado lá pode facilmente acelerar os elétrons para energias relativísticas, mas o fato inesperado que descobrimos foi que o perfil do campo elétrico na região não coincidia com a distribuição espacial dos elétrons relativísticos que medimos", disse Chen. "Em outras palavras, outra coisa precisava estar em jogo para acelerar ou redirecionar esses elétrons. O que nossos dados mostraram foi uma localização especial na parte inferior da lâmina de corrente - a garrafa magnética - que parece ser crucial na produção ou confinamento dos elétrons relativísticos".

Embora já tenham sido propostas antes, essa foi a primeira vez que as estruturas foram comprovadas. As novas medições agora podem ser usadas como linha de base para estudar e analisar futuras explosões solares, bem como estudos adicionais sobre o mecanismo de aceleração de elétrons durante esses eventos.

Via: Science Alert


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