Explosões solares e ejeções de massa coronal (CME) são dois dos processos mais energéticos do sistema solar, inundando o campo magnético da Terra com bilhões de toneladas de gás de plasma altamente energético, potencialmente interrompendo redes elétricas, satélites e redes de comunicações. Compreender o processo subjacente de aceleração de partículas envolvido em grandes eventos de partículas energéticas solares (SEP) como esses tem sido um dos problemas centrais na pesquisa heliofísica.
Dr. Gang Li, professor do Departamento de Ciência Espacial da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), é o primeiro autor de um artigo no The Astrophysical Journal intitulado “Modelagem de átomos neutros energéticos solares de explosões solares e choques conduzidos por CME ” que demonstra – pela primeira vez – como os átomos neutros energéticos, ou ENAs, podem ser usados como um novo meio para sondar o processo de aceleração em grandes eventos SEP, bem como para diferenciar entre os dois locais de aceleração: grandes loops em explosões solares e a jusante dos choques gerados pela CME.
“É provável que este trabalho estimule a comunidade [de heliofísica] a considerar mais sobre a geração e propagação de partículas solares de ENA”, diz o Dr. Li. “O artigo demonstra pela primeira vez que os ENAs podem ser usados para distinguir entre a aceleração CME/Flare SEP, estabelecendo as bases teóricas necessárias para possíveis medições futuras de ENAs solares”.
“O trabalho do Dr. Li oferece uma nova abordagem inovadora para explorar remotamente a física da aceleração de partículas na atmosfera do sol”, diz o Dr. Gary Zank, diretor do Centro de Plasma Espacial e Pesquisa Aeronômica da UAH e presidente do Departamento da Aerojet Rocketdyne de Ciência Espacial.
“Isso expande o já substancial esforço do Departamento de Ciência Espacial de usar ENAs para explorar regiões remotas da heliosfera, onde utilizamos ENAs criados nos limites distantes da heliosfera e meio interestelar vizinho para explorar a física de plasma dessas regiões”.
“O objetivo final do uso de ENAs é obter vários parâmetros físicos nos locais de aceleração”, observa o Dr. Li. “Os cientistas sabem que as partículas podem ser aceleradas em dois locais possíveis: explosões solares ou choques gerados por CME. No entanto, qual local é mais eficiente na aceleração de partículas? Qual local pode acelerar partículas para energias mais altas? Essas são questões frequentemente debatidas e nós não sei a resposta.”
A principal barreira para resolver esses mistérios por meio da observação experimental é o próprio sol, pois a compreensão básica das condições próximas ao sol e dos processos físicos envolvidos na produção de eventos SEP é prejudicada pela incapacidade de fazer medições diretas perto dos locais de aceleração.
Os ENAs representam um novo método potencial para fornecer respostas, porque são partículas neutras (átomos de hidrogênio) que são formadas a partir de prótons a partir de reações de troca de mudanças. Por serem neutros, não são afetados por campos magnéticos.
“Isso é muito importante, porque essas partículas neutras não são afetadas pela turbulência do vento solar MHD [magnetohidrodinâmica] à medida que se propagam do sol para os observadores”, explica o Dr. Li. “Em comparação, prótons, íons e elétrons, por serem carregados, sua propagação do sol para a Terra é distorcida pelo campo magnético do vento solar. Os ENAs, portanto, carregam todas as informações físicas do local de aceleração. Portanto, observá-los oferece uma oportunidade inteiramente nova para restringir o processo subjacente de aceleração de partículas.”
Além disso, os átomos energéticos podem revelar seus segredos a uma distância de 1 unidade astronômica, ou cerca de 150 milhões de quilômetros do Sol, onde o fluxo dos ENAs está em um nível que ainda pode ser medido por um detector ENA dedicado. A busca para recuperar esses dados pode levar a uma nova missão solar da NASA para entender melhor essas partículas e como os grandes eventos SEP se originam para impactar a magnetosfera da Terra.
“Nossa simulação forma uma base teórica para interpretar futuras observações da ENA”, observa o Dr. Li. “Tais observações estão provavelmente no radar da NASA como uma missão futura, por exemplo, a missão SMEX da NASA, para se dedicar ao estudo da ENA solar. Uma missão ENA dedicada que filtra os SEPs carregados mais numerosos e vai diretamente após essas medições da ENA pode fornecer novas informações sobre a aceleração SEP perto do sol e ajudar a resolver questões de longa data que confundiram a comunidade.”
De fato, uma nova missão da NASA na qual o Dr. Zank é co-investigador, chamada IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), terá de fato instrumentos ENA em 1 unidade astronômica capaz de medir ENAs criados tanto nos confins distantes do heliosfera e também originários do sol.
Publicado em 20/05/2023 20h53
Artigo original:
Estudo original: