Os pesquisadores confirmaram a existência de ondas magnéticas de plasma, conhecidas como ondas de Alfvén, na fotosfera solar. O estudo, publicado na Nature Astronomy, fornece novos insights sobre essas ondas fascinantes que foram descobertas pela primeira vez pelo cientista ganhador do Prêmio Nobel Hannes Alfvén em 1947.
O vasto potencial dessas ondas reside em sua capacidade de transportar energia e informações por distâncias muito grandes devido à sua natureza puramente magnética. A descoberta direta dessas ondas na fotosfera solar, a camada mais baixa da atmosfera solar, é o primeiro passo para explorar as propriedades dessas ondas magnéticas.
A capacidade das ondas Alfvén de transportar energia também é de interesse para a astrofísica solar e de plasma, pois pode ajudar a explicar o aquecimento extremo da atmosfera solar – um mistério que não foi resolvido por mais de um século.
Ondas evasivas
As ondas de Alfvén se formam quando partículas carregadas (íons) oscilam em resposta às interações entre campos magnéticos e correntes elétricas.
Dentro da atmosfera solar, feixes de campos magnéticos, conhecidos como tubos de fluxo magnético solar, podem se formar. As ondas de Alfvén devem se manifestar em uma das duas formas nos tubos de fluxo magnético solar; tanto pertubações torcionais axissimétricas (onde oscilações simétricas ocorrem em torno do eixo do tubo de fluxo) ou pertubações torcionais anti-simétricas (onde oscilações ocorrem como dois redemoinhos girando em direções opostas no tubo de fluxo).
Apesar das afirmações anteriores, as ondas torsionais de Alfvén nunca foram identificadas diretamente na fotosfera solar, mesmo em sua forma mais simples de oscilações axissimétricas de tubos de fluxo magnético.
Neste estudo, os pesquisadores usaram observações de alta resolução da atmosfera solar, feitas pelo gerador de imagens IBIS da Agência Espacial Europeia, para provar a existência de ondas de torção anti-simétricas previstas pela primeira vez há quase 50 anos.
Eles também descobriram que essas ondas poderiam ser usadas para extrair grandes quantidades de energia da fotosfera solar, confirmando o potencial dessas ondas para uma ampla gama de áreas de pesquisa e aplicações industriais.
A pesquisa foi liderada pelo Dr. Marco Stangalini, da Agência Espacial Italiana (ASI, Itália) e cientistas de sete outros institutos de pesquisa e universidades, incluindo o Dr. David Tsiklauri e Ph.D. do Queen Mary. estudante Callum Boocock, estiveram envolvidos nesta descoberta inovadora.
Simulações de última geração
Além dessas observações, os pesquisadores do Queen Mary realizaram simulações numéricas para explorar os mecanismos de excitação dessas ondas elusivas.
Os pesquisadores do Queen Mary projetaram e montaram uma simulação magnetohidrodinâmica (MHD), que é usada para modelar a dinâmica de fluidos magnetizados como os encontrados na atmosfera solar, para reproduzir as observações da equipe.
O Dr. David Tsiklauri, professor visitante sênior da Escola de Física e Astronomia da Queen Mary, disse: “O que foi incrível é que nossa ideia de que a onda de Alfvén polarizada linearmente conduzindo na parte inferior de um tubo de fluxo magnético resultará na geração de oscilações de torção em todo o tubo de fluxo se manteve fiel a uma ampla gama de parâmetros físicos. Tanto as observações quanto as simulações sinalizavam a descoberta das ondas de Alfvén. ”
Callum Boocock, um Ph.D. estudante da Escola de Física e Astronomia da Queen Mary, disse: “As observações das ondas torsionais Alfven feitas por Marco e sua equipe foram notavelmente semelhantes ao comportamento visto em nossas simulações MHD, demonstrando a importância dessas simulações para descobrir e explicar os mecanismos de geração de ondas.”
Os pesquisadores esperam poder usar as novas oportunidades oferecidas por instalações recentemente comissionadas, como o satélite Solar Orbiter e o Telescópio Solar Daniel K. Inouye (DKIST), para continuar a pesquisar a relevância das ondas de Alfvén e, potencialmente, revelar mais os segredos fundamentais do sol.
Publicado em 15/05/2021 14h57
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