Caros Leitores,
Créditos: Observatório Solar Dynamics / Estúdio de Visualização Científica da NASA / Tom Bridgman, Lead Animator
Durante cinco meses, em meados de 2017, Emily Mason fez a mesma
coisa todos os dias. Chegando ao seu escritório no Goddard Space Flight
Center da NASA em Greenbelt, Maryland, ela se sentou em sua mesa, abriu seu
computador e ficou olhando as imagens do Sol - o dia todo, todos os
dias. “Eu provavelmente examinei dados de três ou cinco anos”, estima
Mason. Então, em outubro de 2017, ela parou. Ela percebeu que estava
olhando para a coisa errada o tempo todo.
Mason, uma estudante de pós-graduação da Universidade Católica
da América, em Washington, DC, estava à procura de chuva coronal: globos
gigantes de plasma, ou gás eletrificado, que gotejam da atmosfera externa do
Sol de volta à sua superfície. Mas ela esperava encontrá-lo em serpentinas
de capacete, as alças magnéticas de milhões de milhas - nomeadas por sua
semelhança ao capacete pontudo de um cavaleiro - que podem ser vistas saindo do
Sol durante um eclipse solar. Simulações de computador previram que a
chuva coronal poderia ser encontrada lá. Observações de vento solar, o gás
que escapou do Sol e saiu para o espaço, sugeriram que a chuva poderia estar
acontecendo. E se ela pudesse encontrá-lo, a física subjacente de fazer
chover teria implicações importantes para o mistério de 70 anos de porque a
atmosfera externa do Sol, conhecida como a coroa, é muito mais quente que sua
superfície. Mas depois de quase meio ano de busca, Mason simplesmente não
conseguiu encontrá-lo. “Foi muito bonito”, disse Mason, “por algo que
nunca aconteceu no final das contas”.
O problema, descobriu-se, não era o que ela
estava procurando, mas onde. Em um artigo publicado hoje no Astrophysical
Journal Letters , Mason e seus co-autores descrevem as
primeiras observações da chuva coronal em um tipo de loop magnético menor e anteriormente
negligenciado no Sol. Depois de uma longa e tortuosa busca na direção
errada, as descobertas forjam uma nova ligação entre o aquecimento anômalo da
coroa e a fonte do vento solar lento - dois dos maiores mistérios que a ciência
solar enfrenta atualmente.
Mason procurou por chuva coronal em
fitas de capacete como a que aparece no lado esquerdo da imagem, tirada durante
o eclipse de 1994 visto da América do Sul. Um pseudoestrante menor aparece
no membro ocidental (lado direito da imagem). Nomeados por sua semelhança
com o capacete pontudo de um cavaleiro, as fitas do capacete se estendem até a
corona fraca do Sol e são mais facilmente vistas quando a luz da superfície
brilhante do Sol é obstruída.
Créditos: © 1994 Úpice observatory e Vojtech Rušin, © 2007 Miloslav
Druckmüller
Como chove no Sol
Observado através dos telescópios de alta resolução montados na
sonda SDO da NASA, o Sol - uma bola quente de plasma, repleta de linhas de
campo magnético traçadas por gigantescos e voláteis troncos - parece ter poucas
semelhanças físicas com a Terra. Mas nosso planeta natal fornece alguns
guias úteis para analisar o tumulto caótico do Sol: entre eles, a chuva.
Na Terra, a chuva é apenas uma parte do ciclo da água maior, um
interminável cabo de guerra entre o calor e a força da gravidade. Começa
quando a água líquida, reunida na superfície do planeta em oceanos, lagos ou
riachos, é aquecida pelo Sol. Parte dela evapora e sobe para a atmosfera,
onde esfria e se condensa em nuvens. Eventualmente, essas nuvens tornam-se
pesadas o suficiente para que a força da gravidade se torne irresistível e a
água caia de volta à Terra como chuva, antes que o processo comece de novo.
No Sol, disse Mason, a chuva coronária funciona da mesma forma,
“mas em vez de água a 60 graus você está lidando com um plasma de milhões de
graus”. O plasma, um gás eletricamente carregado, não se acumula como água, mas
sim traça os loops magnéticos que emergem da superfície do Sol como uma
montanha-russa nos trilhos. Nos pontos do laço, onde se liga à superfície
do Sol, o plasma é superaquecido de alguns milhares a mais de 1,8 milhões de
graus Fahrenheit. Em seguida, expande o loop e reúne em seu pico, longe da
fonte de calor. À medida que o plasma esfria, ele se condensa e a
gravidade atrai as pernas do laço como chuva coronal.
Mason estava à procura de chuva coronal em serpentinas de
capacete, mas sua motivação para olhar lá tinha mais a ver com esse ciclo de
aquecimento e resfriamento subjacente do que a própria chuva. Pelo menos
desde meados da década de 1990, os cientistas sabem que as flâmulas de capacete
são uma das fontes do vento solar lento, uma corrente relativamente lenta e
densa de gás que escapa do Sol separadamente de sua contraparte em movimento
rápido. Mas as medições do gás do vento solar lento revelaram que ele já
havia sido aquecido a um grau extremo antes de resfriar e escapar do Sol. O
processo cíclico de aquecimento e resfriamento atrás da chuva coronal se
estivesse acontecendo dentro das serpentinas do capacete, seria uma peça do
quebra-cabeça.
A outra razão conecta-se ao problema de aquecimento coronal - o
mistério de como e por que a atmosfera externa do Sol é cerca de 300 vezes mais
quente que sua superfície. Surpreendentemente, as simulações mostraram que
a chuva coronal só se forma quando o calor é aplicado no fundo do
laço. "Se um ciclo tiver chuva coronal, isso significa que 10% do
fundo, ou menos, é onde o aquecimento coronal está acontecendo", disse
Mason. Chovendo laços fornecem uma haste de medição, um ponto de corte
para determinar onde a corona é aquecida. Começar a busca nos maiores
loops que conseguiram encontrar - gigantescos streamers de capacete - parecia
um objetivo modesto e que maximizaria suas chances de sucesso.
A chuva coronal, como a mostrada neste filme do SDO da NASA em
2012, às vezes é observada após erupções solares, quando o aquecimento intenso
associado a uma erupção solar corta abruptamente após a erupção e o plasma
remanescente esfria e retorna à superfície solar. Mason estava procurando
por chuva coronária não associada a erupções, mas sim causada por um processo
cíclico de aquecimento e resfriamento similar ao ciclo da água na Terra.
Créditos: Observatório Solar Dynamics / Estúdio de Visualização Científica da NASA / Tom Bridgman, Lead Animator
Ela tinha os melhores
dados para o trabalho: imagens tiradas pelo Solar Dynamics Observatory da NASA,
ou SDO, uma nave espacial que fotografou o Sol a cada doze segundos desde o seu
lançamento em 2010. Mas quase meio ano depois da pesquisa, Mason ainda não
tinha Observou uma única gota de chuva em um streamer de capacete. Ela
havia, no entanto, notado uma série de pequenas estruturas magnéticas, com as
quais ela não estava familiarizada. "Eles eram realmente brilhantes e
continuaram a chamar minha atenção", disse Mason. “Quando finalmente
dei uma olhada neles, com certeza eles tiveram dezenas de horas de chuva de
cada vez”.
No início, Mason estava tão focado em sua busca de serpentina de
capacete que ela não fez nada das observações. "Ela veio para uma
reunião de grupo e disse: 'Eu nunca a encontrei - vejo isso o tempo todo nessas
outras estruturas, mas elas não são serpentinas de capacete'", disse
Nicholeen Viall, cientista solar em Goddard e coautor de o papel. “E eu
disse: 'Espere ... espere. Onde você vê isso? Eu não acho que alguém
já tenha visto isso antes! '”
Uma barra de medição para aquecimento
Essas estruturas diferiam das flâmulas de capacete de várias
maneiras. Mas a coisa mais marcante sobre eles era o tamanho deles.
"Esses circuitos eram muito menores do que estávamos
procurando", disse Spiro Antiochos, que também é físico solar na Goddard e
co-autor do artigo. “Então, isso indica que o aquecimento da corona é
muito mais localizado do que estávamos pensando.”
O artigo de Mason analisou três
observações de Raining Null-Point Topologies, ou RNTPs, uma estrutura magnética
anteriormente ignorada mostrada aqui em dois comprimentos de onda de luz
ultravioleta extrema. A chuva coronal observada nessas alças magnéticas
comparativamente pequenas sugere que a coroa possa ser aquecida dentro de uma
região muito mais restrita do que a anteriormente esperada.
Créditos: Solar Dynamics Observatory
da NASA / Emily Mason
Uma nova fonte para o lento vento solar
Mas uma parte das observações não concordou com as teorias
anteriores. De acordo com o entendimento atual, a chuva coronal só se
forma em alças fechadas, onde o plasma pode se acumular e resfriar sem qualquer
meio de escape. Mas enquanto Mason vasculhava os dados, ela encontrou
casos em que a chuva estava se formando em linhas de campo magnético
abertas. Ancorada ao Sol em uma única extremidade, a outra extremidade
dessas linhas de campo abertas alimentava o espaço, e o plasma ali podia
escapar para o vento solar. Para explicar a anomalia, Mason e a equipe
desenvolveram uma explicação alternativa - uma que conectava a chuva nessas
minúsculas estruturas magnéticas às origens do vento solar lento.
Na nova explicação, o plasma que chove começa sua jornada em um
circuito fechado, mas alterna - através de um processo conhecido como reconexão
magnética - para um aberto. O fenômeno acontece com frequência no Sol,
quando um circuito fechado colide com uma linha de campo aberto e o sistema se
reconfigura. De repente, o plasma superaquecido no circuito fechado se
encontra em uma linha de campo aberta, como um trem que trocou de
pista. Parte desse plasma expandirá rapidamente, esfriará e voltará ao Sol
como chuva coronal. Mas outras partes dela vão escapar - formando, eles
suspeitam uma parte do vento solar lento.
Mason está atualmente trabalhando em uma simulação computadorizada
da nova explicação, mas ela também espera que evidências observacionais em
breve possam confirmar isso. Agora que a Parker Solar Probe, lançada em 2018, está viajando mais perto do
Sol do que qualquer espaçonave anterior, pode voar através de rajadas de vento
solar lento que podem ser rastreadas até o Sol - potencialmente, a um dos
eventos de chuva coronais de Mason. Depois de observar a chuva coronal em
uma linha de campo aberta, o plasma de saída, escapando ao vento solar,
normalmente seria perdido para a posteridade. Mas não
mais. "Potencialmente, podemos fazer essa conexão com a Parker Solar Probe e dizer que foi
isso", disse Viall.
Cavando Através dos Dados
Quanto a encontrar chuva coronal em serpentinas de capacete? A
pesquisa continua. As simulações são claras: a chuva deve estar
lá. “Talvez seja tão pequeno que você não possa ver isso?” Disse
Antiochos. "Nós realmente não sabemos".
Mas, novamente, se Mason tivesse encontrado o que ela estava
procurando, ela poderia não ter feito a descoberta - ou ter gasto todo esse
tempo aprendendo os detalhes dos dados solares.
"Parece uma tarefa difícil, mas honestamente é a minha coisa
favorita", disse Mason. "Eu quero dizer é por isso que nós
construímos algo que leva muitas imagens do Sol: Então podemos olhar para elas
e descobrir".
Relacionado:
Fonte: NASA -
05/04/2019
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/unexpected-rain-on-sun-links-two-solar-mysteries
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Pesquisador Independente na Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation
(Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant
Energy System) administrado pela NASA.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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