Desde a travessia de dunas de areia no deserto do Saara até a vigilância de ursos polares no Ártico, um grupo de cientistas solares conhecido como “Solar Wind Sherpas” liderado por Shadia Habbal, viajou até os confins da Terra para observar cientificamente eclipses solares totais – os momentos fugazes em que a Lua bloqueia completamente o Sol, temporariamente transformando o dia em noite. Com as imagens, eles descobriram uma descoberta surpreendente sobre o vento do Sol e sua fina atmosfera externa – a corona – que só é visível em sua totalidade durante um eclipse.
Em mais de uma década de observações de eclipses totais feitas ao redor do mundo, a equipe notou que a corona mantém uma temperatura razoavelmente constante, apesar das mudanças dinâmicas na região que ocorrem em uma rotação de 11 anos conhecida como ciclo solar. Da mesma forma, o vento solar – o fluxo constante de partículas que o Sol libera da coroa em todo o sistema solar – corresponde à mesma temperatura.
“A temperatura nas fontes do vento solar na coroa é quase constante ao longo de um ciclo solar”, disse Shadia Habbal, pesquisadora solar da Universidade do Havaí que liderou o estudo. “Esta descoberta é inesperada porque as estruturas coronais são impulsionadas por mudanças na distribuição de plasmas magnetizados na corona, que variam muito ao longo do ciclo solar magnético de 11 anos.”
As novas descobertas, publicadas no Astrophysical Journal Letters, estão ajudando os cientistas a entender melhor o vento solar, que é um componente-chave do clima espacial que pode impactar o hardware eletrônico e as atividades dos astronautas no espaço. Os resultados também podem ajudar os cientistas a entender um mistério solar de longa data: como a corona chega a ser mais de um milhão de graus mais quente do que as camadas atmosféricas inferiores.
Mais do que imagens bonitas
Cientistas têm usado eclipses solares totais por mais de um século para aprender mais sobre nosso universo, incluindo decifrar a estrutura do Sol e eventos explosivos, encontrar evidências para a teoria da relatividade geral e até mesmo descobrir um novo elemento – o hélio. Embora instrumentos chamados coronógrafos sejam capazes de imitar eclipses, eles não são bons o suficiente para acessar toda a extensão da coroa que é revelada durante um eclipse solar total. Em vez disso, os astrônomos devem viajar para regiões distantes da Terra para observar a coroa durante os eclipses, que ocorrem a cada 12 a 18 meses e duram apenas alguns minutos.
Por meio de viagens à Austrália, Líbia, Mongólia, Oregon e além, a equipe reuniu 14 anos de imagens de eclipse solar total de alta resolução de todo o mundo. Eles capturaram os eclipses usando câmeras equipadas com filtros especializados para ajudá-los a medir as temperaturas das partículas da parte mais interna da coroa, as fontes do vento solar.
Os pesquisadores usaram a luz emitida por dois tipos comuns de partículas de ferro carregadas na corona para determinar a temperatura do material ali. Os resultados mostraram inesperadamente que a quantidade de partículas mais frias – que eram mais abundantes e contribuíam com a maior parte do material do vento solar – eram surpreendentemente consistentes em momentos diferentes durante o ciclo solar. O material esparso mais quente variou muito mais com o ciclo solar, enquanto a velocidade do vento solar variou de 185 a 435 milhas por segundo.
“Isso significa que o que quer que esteja aquecendo a maior parte da coroa e do vento solar não depende muito do ciclo de atividade do Sol”, disse Benjamin Boe, pesquisador solar da Universidade do Havaí envolvido na nova pesquisa.
A descoberta é surpreendente, pois sugere que, embora a maior parte do vento solar seja proveniente de fontes com temperatura aproximadamente constante, ele pode ter velocidades totalmente diferentes. “Portanto, agora a questão é: quais processos mantêm a temperatura das fontes de vento solar em um valor constante?” Habbal disse.
O dinâmico Sol
A equipe também comparou os dados do eclipse com medições tiradas do Advanced Composition Explorer da NASA, ou ACE, espaçonave, que fica no espaço a 1 milhão de milhas de distância da Terra na direção do Sol e também foi essencial para revelar as propriedades do componente dinâmico de o vento solar. As velocidades variáveis do vento dinâmico foram distinguidas pela variabilidade dos estados de carga do ferro associados a elas. Os dados da espaçonave mostraram que as velocidades das partículas vistas no vento solar variável mudaram em relação aos estados de carga de ferro associados a elas. As camadas de alta temperatura em torno de eventos chamados proeminências, descobertas a partir de observações de eclipses, foram consideradas responsáveis pelo vento dinâmico e a ejeção de massa coronal ocasional – uma grande nuvem de plasma solar e campos magnéticos embutidos liberados para o espaço após uma erupção solar.
Embora a equipe não saiba por que as fontes do vento solar estão na mesma temperatura, eles acreditam que as velocidades variam dependendo da densidade da região de onde se originaram, que é determinada pelo campo magnético subjacente. Partículas que voam rápido vêm de regiões de baixa densidade e as mais lentas de regiões de alta densidade. Provavelmente, isso ocorre porque a energia é distribuída entre todas as partículas de uma região. Portanto, em áreas onde há menos partículas, há mais energia para cada partícula individual. Isso é semelhante a dividir um bolo de aniversário – se houver menos pessoas, haverá mais bolo para cada pessoa.
As novas descobertas fornecem novos insights sobre as propriedades do vento solar, que é um componente chave do clima espacial que pode impactar satélites de comunicação baseados no espaço e plataformas de observação astronômica. A equipe planeja continuar viajando pelo globo para observar eclipses solares totais. Eles esperam que seus esforços possam eventualmente lançar uma nova luz sobre o antigo mistério solar: como a corona atinge uma temperatura de um milhão de graus, muito mais quente do que a superfície solar.
Publicado em 17/06/2021 11h33
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