doi.org/10.1038/s41586-024-07315-1
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#Solar
“”Mostramos que perturbações isoladas perto da superfície do Sol, longe das camadas mais profundas, podem crescer ao longo do tempo para produzir potencialmente as estruturas magnéticas que vemos.””
Uma nova investigação revelou que os segredos do campo magnético do Sol, que permaneceu envolto em mistério durante quatro séculos, podem estar perto da sua superfície.
O campo magnético do Sol é responsável por gerar manchas escuras chamadas manchas solares, erupções solares em erupção e até mesmo ejeções explosivas de matéria chamadas ejeções de massa coronal (CMEs).
No entanto, desde que os astrônomos começaram a investigar os campos magnéticos do Sol, o ponto de onde eles se originam permanece indeterminado.
Agora, uma equipe internacional de investigadores pode estar mais perto de resolver este mistério de 400 anos que confundiu até Galileu Galilei.
A descoberta significa que as manchas solares e as erupções são provavelmente o produto de um campo magnético raso, em vez de um campo que se origina nas profundezas do Sol, algo que já havia sido teorizado.
As descobertas da equipe podem ajudar os cientistas solares a prever melhor as erupções solares e as tempestades geomagnéticas que representam um risco para os satélites, sistemas de comunicação e infraestrutura de energia da Terra, ao mesmo tempo que fornecem uma estranha ligação entre as camadas externas do Sol e os buracos negros que alimentam.
Usando um supercomputador da NASA, a equipe por trás desta pesquisa realizou uma série de cálculos complexos que mostraram que o campo magnético do Sol é gerado por volta de 40.000 milhas (64.000 quilômetros) abaixo de sua superfície, a fotosfera.
Isto pode parecer incrivelmente profundo, mas o Sol tem um raio de cerca de 433.000 milhas (697.000 km), o que significa que os campos magnéticos são gerados nos 10% exteriores do plasma superaquecido do Sol.
“As características que vemos quando olhamos para o Sol, como a coroa que muitas pessoas viram durante o recente eclipse solar, as manchas solares e as erupções solares, estão todas associadas ao campo magnético do Sol”, disse Keaton Burns, membro da equipe e cientista pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), disse em um comunicado.
“Mostramos que perturbações isoladas perto da superfície do Sol, longe das camadas mais profundas, podem crescer ao longo do tempo para produzir potencialmente as estruturas magnéticas que vemos.” As manchas solares são manchas frias e escuras na superfície do Sol que os cientistas acreditam serem criadas quando as linhas do campo magnético se emaranham.
Cientistas solares descobriram que o número de manchas solares aumenta durante o período solar máximo do ciclo solar de 11 anos.
As observações mostraram que as manchas solares tendem sendo encontradas mais perto do equador do Sol, e não nos pólos da nossa estrela.
O dínamo solar não é tão profundo
o sol gera o seu campo magnético através de um processo físico que os cientistas chamam de dínamo solar.
Modelos anteriores deste dínamo sugeriram que ele é acionado em uma região agitada e turbulenta do Sol chamada zona de convecção.
Aqui, o plasma quente sobe para longe do núcleo do Sol, onde a maior parte da sua energia é gerada, transportando calor e energia para a superfície do Sol, a fotosfera.
Depois que a energia é depositada, o plasma esfria e cai de volta através da zona de convecção, que tem uma profundidade de cerca de 124.000 milhas (200.000 km) e representa cerca de 30% do volume do Sol, passando pelo próximo “lote” de plasma aquecido ascendente.
“Uma das ideias básicas sobre como iniciar um dínamo é que você precisa de uma região onde haja muito plasma passando por outro plasma e que o movimento de cisalhamento converta energia cinética em energia magnética”, explicou Burns.
“As pessoas pensavam que o campo magnético do Sol é criado pelos movimentos na parte inferior da zona de convecção.” Outras equipes de investigadores já criaram simulações tridimensionais do Sol para modelar o fluxo de plasma ao longo das suas várias camadas e, assim, determinar a origem do seu campo magnético.
A equipe argumenta que estas simulações não conseguiram identificar o verdadeiro ponto de partida do dínamo solar porque não conseguiram captar a verdadeira imagem de quão caótico e turbulento o Sol realmente é.
Burns e sua equipe adotaram uma abordagem diferente.
Em vez de modelar o fluxo de plasma ao longo de todas as camadas do interior do Sol, eles se concentraram na estabilidade do plasma na superfície solar.
Eles queriam determinar se as mudanças nesta região da superfície seriam suficientes para iniciar o dínamo solar.
Como os campos magnéticos do Sol acompanham o fluxo
Para começar, Burns e colegas usaram um processo chamado “heliossismologia”, que mede as ondas sonoras aprisionadas à medida que elas ondulam através do Sol e causam oscilações chamadas “estrelas” na superfície solar para determinar o interior do Sol.
Isto permitiu-lhes determinar a estrutura e o fluxo do plasma logo abaixo da superfície solar.
“Se você gravar um vídeo de uma bateria e observar como ela vibra em câmera lenta, poderá descobrir a forma e a rigidez da pele a partir dos modos vibracionais”, disse Burns.
“Da mesma forma, podemos usar as vibrações que vemos na superfície solar para inferir a estrutura média no seu interior.
Estes fluxos médios parecem uma cebola, com diferentes camadas de plasma girando umas sobre as outras.” A equipe recorreu ao Projeto Dedalus, uma estrutura desenvolvida por Burns que pode simular fluxos de fluidos com alta precisão, para observar esse fluxo de plasma solar e então ver se quaisquer pequenas alterações ou “perturbações” poderiam ser introduzidas na estrutura regular que poderia crescer e causar o dínamo solar.
Seu algoritmo descobriu novos padrões no fluxo de plasma que podem crescer e criar uma imagem da atividade solar real.
Estes padrões correspondiam às localizações das manchas solares que os astrônomos têm visto desde 1612 e às observações de Galileu.
As manchas solares são manchas frias e escuras na superfície do Sol que os cientistas acreditam serem criadas quando as linhas do campo magnético se emaranham.
Cientistas solares descobriram que o número de manchas solares aumenta durante o período solar máximo do ciclo solar de 11 anos.
As observações mostraram que as manchas solares tendem sendo encontradas mais perto do equador do Sol, e não nos pólos da nossa estrela.
As simulações do Projeto Dedalus revelaram que as mudanças nos fluxos de plasma nos 5% a 10% superiores do Sol foram suficientes para gerar estruturas magnéticas que podem explicar a atividade observada das manchas solares.
Quando modelaram regiões mais profundas da nossa estrela como a fonte de campos magnéticos, isso levou à concentração de manchas solares nos pólos do Sol, em vez de no seu equador, o que é o oposto do que é realmente visto pelos astrônomos.
Observando mais de perto como o plasma flui na superfície do Sol, Burns e colegas também descobriram uma surpreendente semelhança com os ambientes imediatos dos buracos negros.
Uma estranha ligação entre o Sol e os buracos negros que se alimentam
quando as estrelas se aventuram demasiado perto dos buracos negros, podem ser destruídas por forças gravitacionais massivas que as comprimem horizontalmente e as comprimem verticalmente, “espaguetificando-as” numa ocorrência chamada evento de perturbação de marés ( TDE).
Além disso, em situações em que uma estrela orbita um buraco negro num sistema binário e está demasiado próxima, ou as suas camadas exteriores “estufam”, a influência gravitacional do buraco negro pode remover material estelar.
Tanto nos casos de canibalismo estelar como em situações menos extremas, quando os buracos negros estão em regiões de gás e poeira, este plasma superaquecido tem momento angular (ou spin), e isso significa que não pode simplesmente cair no buraco negro.
Em vez disso, este plasma forma uma nuvem achatada em torno do buraco negro que o alimenta gradualmente e está sujeito a imensas forças de fricção devido à gravidade do buraco negro que o aquece, fazendo-o brilhar.
Este ‘prato’ de plasma é chamado de disco de acreção.
Os discos de acreção são turbulentos e alimentam buracos negros devido à chamada “instabilidade magnetorotacional? em seu fluxo de plasma.
Esta turbulência é criada quando o material magnetizado mais próximo da borda de um disco de acreção se move mais lentamente do que o material mais próximo do seu centro.
Burns e a equipe pensam que um fenômeno semelhante está acontecendo no campo magnético do Sol, e é essa instabilidade magnetorotacional nas camadas mais externas do Sol que é o primeiro passo na geração do campo magnético solar.
“Acho que este resultado pode ser controverso”, acrescentou Burns.
“A maior parte da comunidade tem-se concentrado em encontrar a ação do dínamo nas profundezas do sol.
Agora estamos a mostrar que existe um mecanismo diferente que parece corresponder melhor às observações.”
A equipe irá agora continuar a sua investigação estudando padrões de campo magnético à superfície e tentando determinar se podem criar manchas solares individuais nas suas simulações e determinar como se ligam ao ciclo global de 11 anos do Sol.
“Sabemos que o dínamo funciona como um relógio gigante com muitas peças complexas que interagem”, disse Geoffrey Vasil, membro da equipe e pesquisador da Universidade de Edimburgo.
“Mas não sabemos muitas das peças ou como elas se encaixam.
Esta nova ideia de como o dínamo solar começa é essencial para compreendê-lo e predizê-lo.” A pesquisa da equipe foi publicada na quarta-feira (22 de maio) na revista Nature.
Publicado em 24/05/2024 02h57
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