De acordo com um novo estudo, os cientistas identificaram uma explosão de rádio solar na atmosfera do Sol que exibe um padrão de sinal semelhante ao de um batimento cardíaco.
Uma equipe internacional de pesquisadores publicou sua descoberta da localização da fonte de um sinal de rádio proveniente de uma explosão solar de classe C a mais de 5.000 quilômetros acima da superfície do Sol na revista Nature Communications.
Os pesquisadores dizem que as descobertas do estudo podem ajudar os cientistas a entender melhor os processos físicos por trás da liberação de energia das explosões solares – as explosões mais poderosas do sistema solar.
“A descoberta é inesperada”, disse Sijie Yu, autor correspondente do estudo e astrônomo afiliado ao Centro de Pesquisa Solar-Terrestre do NJIT. “Esse padrão de batimento é importante para entender como a energia é liberada e dissipada na atmosfera do Sol durante essas explosões incrivelmente poderosas no Sol. No entanto, a origem desses padrões repetitivos, também chamados de pulsações quase periódicas, tem sido um mistério e uma fonte de debate entre os físicos solares”.
As rajadas de rádio solar são rajadas intensas de ondas de rádio do Sol, que são frequentemente associadas a erupções solares e são conhecidas por apresentar sinais com padrões repetidos.
A equipe conseguiu descobrir a fonte desses sinais padrão depois de estudar observações de micro-ondas de um evento de erupção solar em 13 de julho de 2017, capturado pelo radiotelescópio do NJIT chamado Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), localizado na Owens Valley Radio. Observatório (OVRO), perto de Big Pine, Califórnia.
O EOVSA observa rotineiramente o Sol em uma ampla gama de frequências de micro-ondas de 1 a 18 gigahertz (GHz) e é sensível à radiação de rádio emitida por elétrons de alta energia na atmosfera do Sol, que são energizados em explosões solares.
A partir das observações da EOVSA sobre a explosão, a equipe revelou rajadas de rádio apresentando um padrão de sinal que se repete a cada 10 a 20 segundos, “como um batimento cardíaco”, de acordo com o principal autor do estudo, Yuankun Kou, Ph.D. estudante da Universidade de Nanjing (NJU).
A equipe identificou um forte sinal de pulsação quasi-periódica (QPP) na base da folha de corrente elétrica que se estende por mais de 25.000 quilômetros através da região de queima do núcleo da erupção, onde linhas opostas de campo magnético se aproximam, quebram e se reconectam, gerando energia intensa que alimenta o flare.
Mas, surpreendentemente, Kou diz que descobriram um segundo batimento cardíaco na explosão.
“Os padrões de repetição não são incomuns para rajadas de rádio solar”, disse Kou. “Mas, curiosamente, há uma fonte secundária que não esperávamos localizada ao longo da folha de corrente esticada que pulsa de maneira semelhante à fonte QPP principal.”
“Os sinais provavelmente se originam de reconexões magnéticas quase repetitivas na folha de corrente de flare”, acrescentou Yu. “Esta é a primeira vez que um sinal de rádio quase periódico localizado na região de reconexão foi detectado. Essa detecção pode nos ajudar a determinar qual das duas fontes causou a outra”.
Usando os recursos exclusivos de imagem de microondas do EOVSA, a equipe conseguiu medir o espectro de energia dos elétrons nas duas fontes de rádio neste evento.
“A imagem espectral do EOVSA nos deu novos diagnósticos espacial e temporalmente resolvidos dos elétrons não térmicos do flare. … Descobrimos que a distribuição de elétrons de alta energia na fonte QPP principal varia em fase com a da fonte QPP secundária na folha de corrente eletrônica “, disse Bin Chen, professor associado de física no NJIT e coautor do artigo. “Esta é uma forte indicação de que as duas fontes de QPPs estão intimamente relacionadas.”
Continuando sua investigação, os membros da equipe combinaram a modelagem numérica 2.5D da explosão solar, liderada pelo outro autor correspondente do artigo e professor de astronomia Xin Cheng na NJU, com observações de emissão de raios-X leves das explosões solares observadas pelo NOAA. Satélite GOES, que mede os fluxos de raios X suaves da atmosfera do Sol em duas bandas de energia diferentes.
“Queríamos saber como ocorre a periodicidade na planilha atual”, disse Cheng. “Qual é o processo físico que impulsiona a periodicidade e como ele está relacionado à formação dos QPPs?”
A análise da equipe mostrou que existem ilhas magnéticas, ou estruturas semelhantes a bolhas que se formam na folha atual, movendo-se quase periodicamente em direção à região de queima.
“O aparecimento de ilhas magnéticas dentro da folha de corrente alongada desempenha um papel fundamental no ajuste da taxa de liberação de energia durante esta erupção”, explicou Cheng. “Esse processo de liberação de energia quase periódica leva a uma produção repetida de elétrons de alta energia, manifestando-se como QPPs no micro-ondas e nos comprimentos de onda dos raios-X suaves”.
Por fim, Yu diz que as descobertas do estudo lançam uma nova luz sobre um importante fenômeno subjacente ao processo de reconexão que impulsiona esses eventos explosivos.
“Finalmente identificamos a origem dos QPPs em erupções solares como resultado da reconexão periódica na folha de corrente de erupção. … Este estudo solicita um reexame das interpretações dos eventos QPP relatados anteriormente e suas implicações nas explosões solares”.
Publicado em 25/03/2023 23h12
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