Nada parece mais familiar do que o sol no céu. Mas misteriosos redemoinhos, jatos e flashes de luz poderosa que os cientistas não conseguem explicar ocorrem na atmosfera externa do Sol o tempo todo. Agora, pesquisadores do Laboratório de Física de Plasma de Princeton (PPPL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) ganharam uma visão desses fenômenos intrigantes.
Usando computadores poderosos para simular a atmosfera solar, ou corona, os pesquisadores descobriram que os redemoinhos e flashes de luz de raios-X, juntos conhecidos como jatos coronais, podem ser causados por globos de plasma emergindo do sol em forma de bola que lembram magnética formas conhecidas como esferomaks. “Esta pesquisa confirma os palpites do físico Masaaki Yamada do PPPL, que teve a ideia pela primeira vez”, disse Joshua Latham, primeiro autor do artigo relatando os resultados na Física dos Plasmas.
Latham concluiu a pesquisa como parte de sua tese de último ano para o departamento de física enquanto era graduado na Universidade de Princeton. Atualmente é doutorando no departamento de Engenharia Nuclear e Ciências Radiológicas da Universidade de Michigan.
Grandes jatos coronais, embora se originem a 93 milhões de milhas de distância do Sol, podem nos afetar aqui na Terra. Os jatos podem contribuir para o fluxo de partículas conhecidas como vento solar, que podem atingir a atmosfera externa de nosso planeta e interferir nos satélites de comunicação e nas redes de energia. Jatos menores, que são estudados no PPPL, também contribuem para o vento solar e, junto com rajadas de raios-X, podem ajudar a aquecer a coroa. Qualquer insight sobre como os jatos se formam poderia ajudar os cientistas a prever sua ocorrência e preparar a Terra para seu impacto.
As simulações indicam que uma estrutura magnética em forma de cúpula se forma na superfície do Sol antes dos jatos coronais. Então, as linhas do campo magnético na parte inferior da estrutura se destacam da superfície solar em um processo conhecido como reconexão magnética, a quebra e a reconexão violenta de campos magnéticos que ocorrem em todo o universo.
Agora a cúpula começa a se inclinar. Ao fazer isso, as linhas superiores do campo magnético tocam as linhas circundantes e criam outra rodada de reconexão. O plasma dentro da cúpula acelera e libera a energia magnética armazenada. “Em essência, esses resultados mostram os processos físicos que teriam que ocorrer para produzir os flashes de luz de raios-X”, disse Latham.
“Simulações anteriores sugeriram que os jatos coronais resultam da reconexão, mas ninguém tinha certeza de como seria a configuração magnética no início do processo”, disse ele. “Essas descobertas indicam que um spheromak pode ser a estrutura original e que sua inclinação aciona a reconexão.”
Para um cientista que estuda o plasma, o quarto estado da matéria composto de um gás superaquecido que conduz eletricidade, o sol é um sujeito natural. “Nós estudamos plasma aqui no PPPL, e as estrelas são feitas de plasma”, disse a física do PPPL Elena Belova, que modificou o código do computador que produziu a simulação e, junto com Yamada, supervisionou o projeto de Latham. “E se você quiser estudar plasma e estrelas, faria sentido estudar a estrela próxima a nós”, disse ela.
Os físicos também testaram os esferomaks como uma forma possível de aproveitar na Terra a energia de fusão que alimenta o sol e as estrelas. A fusão combina elementos leves na forma de plasma para gerar grandes quantidades de energia. Os cientistas estão tentando replicar a fusão para um suprimento virtualmente inesgotável de energia para gerar eletricidade.
Yamada e colegas agora usarão um dispositivo PPPL conhecido como Magnetic Reconnection Experiment (MRX) para testar a ideia do spheromak em um laboratório. O financiamento desse trabalho é uma bolsa da National Aeronautics and Space Administration (NASA).
Publicado em 09/07/2021 02h44
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