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Em agosto de 2018, a Parker Solar Probe da NASA foi lançada no espaço, logo se tornando a espaçonave mais próxima do Sol. Com instrumentos científicos de ponta para medir o ambiente em torno da espaçonave, a Parker Solar Probe concluiu três das 24 passagens planejadas por partes nunca antes exploradas da atmosfera do Sol, a corona. Em 4 de dezembro de 2019, quatro novos artigos na revista Nature descrevem o que os cientistas aprenderam com essa exploração sem precedentes de nossa estrela - e o que esperam aprender a seguir.
Essas descobertas revelam novas informações sobre o comportamento do material e das partículas que se afastam do Sol, aproximando os cientistas de responder a perguntas fundamentais sobre a física de nossa estrela. Na busca para proteger os astronautas e a tecnologia no espaço, as informações que a Parker descobriu sobre como o Sol ejeta constantemente material e energia ajudarão os cientistas a reescrever os modelos que usamos para entender e prever o clima espacial ao redor do nosso planeta e entender o processo. quais estrelas são criadas e evoluem.
"Esses primeiros dados de Parker revelam nossa estrela, o Sol, de maneiras novas e surpreendentes", disse Thomas Zurbuchen, administrador associado de ciências da sede da NASA em Washington. “Observar o Sol de perto, e não de uma distância muito maior, nos dá uma visão sem precedentes dos fenômenos solares importantes e de como eles nos afetam na Terra, além de fornecer novas idéias relevantes para a compreensão das estrelas ativas nas galáxias. É apenas o começo de um momento incrivelmente emocionante para a heliofísica com Parker na vanguarda de novas descobertas. ”
Embora possa parecer plácido para nós aqui na Terra, o Sol está tudo quieto. Nossa estrela é magneticamente ativa, liberando poderosas explosões de luz, dilúvios de partículas se movendo perto da velocidade da luz e nuvens de bilhões de toneladas de material magnetizado. Toda essa atividade afeta o nosso planeta, injetando partículas prejudiciais no espaço onde nossos satélites e astronautas voam, interrompendo as comunicações e os sinais de navegação, e até - quando intenso - a falta de energia. Isso acontece durante toda a vida útil de 5 bilhões de anos do Sol e continuará a moldar os destinos da Terra e dos outros planetas em nosso sistema solar no futuro.
Vídeo: https://youtu.be/ReQAUocScw0
A missão Parker Solar Probe da NASA retornou dados sem precedentes
perto do Sol, culminando em novas descobertas publicadas em 4 de dezembro de
2019 na revista Nature. Entre as descobertas estão novos entendimentos de
como o constante fluxo de material do Sol, o vento solar, se comporta. Visto
perto da Terra - onde ele pode interagir com o campo magnético natural do
planeta e causar efeitos climáticos que interferem na tecnologia - o vento
solar parece ser um fluxo relativamente uniforme de plasma. Mas as
observações da Parker Solar Probe revelam um sistema ativo e complicado, não
visto da Terra.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA
"O Sol fascinou a humanidade por toda a nossa existência", disse Nour E. Raouafi, cientista do projeto da Parker Solar Probe no Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins, em Laurel, Maryland, que construiu e gerencia a missão da NASA. “Aprendemos muito sobre nossa estrela nas últimas décadas, mas realmente precisávamos de uma missão como a Parker Solar Probe para entrar na atmosfera do Sol. É só aí que podemos realmente aprender os detalhes desses complexos processos solares. E o que aprendemos apenas nessas três órbitas solares mudou muito do que sabemos sobre o Sol. ”
O que acontece no Sol é fundamental para entender como ele molda o espaço ao nosso redor. A maior parte do material que escapa ao Sol faz parte do vento solar, um fluxo contínuo de material solar que banha todo o sistema solar. Esse gás ionizado, chamado plasma, carrega consigo o campo magnético do Sol, estendendo-o através do sistema solar em uma bolha gigante que se estende por mais de 16 bilhões de quilômetros.
O vento solar dinâmico
Observado perto da Terra, o vento solar é um fluxo relativamente uniforme de plasma, com ocasionais quedas turbulentas. Mas a essa altura ele já percorreu mais de 150 milhões de quilômetros - e as assinaturas dos mecanismos exatos do Sol para aquecer e acelerar o vento solar são apagadas. Mais perto da fonte do vento solar, a Parker Solar Probe viu uma imagem muito diferente: um sistema ativo e complicado.
"A complexidade era alucinante quando começamos a analisar os dados", disse Stuart Bale, da Universidade da Califórnia em Berkeley, líder do conjunto de instrumentos FIELDS da Parker Solar Probe, que estuda a escala e a forma dos campos elétricos e magnéticos. “Agora, eu me acostumei. Mas quando mostro aos colegas pela primeira vez, eles ficam impressionados. ”Do ponto de vista de Parker, a 24 km do Sol, explicou Bale, o vento solar é muito mais impulsivo e instável do que o que vemos perto da Terra.
Como o próprio Sol, o vento solar é composto de plasma, onde elétrons com carga negativa se separam de íons com carga positiva, criando um mar de partículas flutuantes com carga elétrica individual. Essas partículas flutuantes significam que o plasma carrega campos elétricos e magnéticos, e as mudanças no plasma geralmente deixam marcas nesses campos. Os instrumentos FIELDS pesquisaram o estado do vento solar medindo e analisando cuidadosamente como os campos elétrico e magnético ao redor da espaçonave mudavam ao longo do tempo, juntamente com a medição de ondas no plasma próximo.
Essas medições mostraram reversões rápidas no campo magnético e jatos repentinos e rápidos de material - todas as características que tornam o vento solar mais turbulento. Esses detalhes são essenciais para entender como o vento dispersa a energia à medida que flui para longe do Sol e por todo o sistema solar.
Um tipo de evento em particular chamou a atenção das equipes científicas: oscilações na direção do campo magnético, que flui do Sol, incorporado ao vento solar. Essas reversões - chamadas de "retornos" - duram de alguns segundos a vários minutos, enquanto fluem sobre o Parker Solar Probe. Durante um retorno, o campo magnético volta a si próprio até ser apontado quase diretamente de volta ao Sol. Juntos, FIELDS e SWEAP, a suíte de instrumentos de vento solar liderada pela Universidade de Michigan e gerenciada pelo Observatório Astrofísico Smithsonian, mediu grupos de interruptores nos dois primeiros flybys da Parker Solar Probe.
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Créditos: Centro de Vôo Espacial
Goddard da NASA / Laboratório de Imagem Conceitual / Adriana Manrique Gutierrez"As ondas foram vistas no vento solar desde o início da era espacial, e supusemos que mais perto do Sol as ondas ficariam mais fortes, mas não esperávamos vê-las se organizar nesses picos de velocidade estruturados coerentes", disse Justin Kasper, investigador principal do SWEAP - abreviação de Solar Wind Electrons Alphas and Protons - na Universidade de Michigan em Ann Arbor. "Estamos detectando restos de estruturas do Sol sendo lançadas ao espaço e alterando violentamente a organização dos fluxos e do campo magnético. . Isso mudará dramaticamente nossas teorias sobre como a coroa e o vento solar estão sendo aquecidos. ”
A fonte exata dos retornos ainda não é conhecida, mas as medições da Parker Solar Probe permitiram que os cientistas reduzissem as possibilidades.
Entre as muitas partículas que perpetuamente fluem do Sol, há um feixe constante de elétrons em movimento rápido, que percorrem as linhas do campo magnético do Sol para o sistema solar. Esses elétrons sempre fluem estritamente ao longo da forma das linhas de campo que se afastam do Sol, independentemente de o pólo norte do campo magnético naquela região específica estar apontando para ou para longe do Sol. Mas a Parker Solar Probe mediu esse fluxo de elétrons indo na direção oposta, voltando para o Sol - mostrando que o próprio campo magnético deve estar se curvando em direção ao Sol, em vez de a Parker Solar Probe encontrar apenas uma linha de campo magnético diferente do Sol. que aponta na direção oposta. Isso sugere que os botões de retorno são torções no campo magnético - distúrbios localizados que se afastam do sol,
As observações da Parker Solar Probe sobre os retornos sugerem que esses eventos se tornarão ainda mais comuns à medida que a espaçonave se aproxima do Sol. O próximo encontro solar da missão, em 29 de janeiro de 2020, levará a sonda mais perto do Sol do que nunca, e poderá lançar uma nova luz sobre esse processo. Essas informações não apenas ajudam a mudar nossa compreensão do que causa o vento solar e o clima espacial ao nosso redor, mas também nos ajudam a entender um processo fundamental de como as estrelas funcionam e como liberam energia em seu ambiente.
O vento solar rotativo
Algumas das medições da Parker Solar Probe estão aproximando os cientistas das respostas às perguntas de décadas atrás. Uma dessas perguntas é sobre como, exatamente, o vento solar flui do sol.
Perto da Terra, vemos o vento solar fluindo quase radialmente - o que significa que está fluindo diretamente do Sol, direto em todas as direções. Mas o Sol gira enquanto libera o vento solar; antes de se libertar, o vento solar estava girando junto com ele. É um pouco como crianças andando em um carrossel de parque infantil - a atmosfera gira com o Sol, da mesma forma que a parte externa do carrossel gira, mas quanto mais longe você sai do centro, mais rápido se move no espaço. Uma criança na borda pode pular e, nesse ponto, se mover em linha reta para fora, em vez de continuar girando. De maneira semelhante, há algum ponto entre o Sol e a Terra, o vento solar transita de girar junto com o Sol para fluir diretamente para o exterior, ou radialmente, como vemos na Terra.
Exatamente onde o vento solar transita de um fluxo rotacional para um fluxo perfeitamente radial tem implicações em como o Sol libera energia. Encontrar esse ponto pode nos ajudar a entender melhor o ciclo de vida de outras estrelas ou a formação de discos protoplanetários, os densos discos de gás e poeira em torno de estrelas jovens que eventualmente se fundem em planetas.
Agora, pela primeira vez - ao invés de apenas ver o fluxo direto que vemos perto da Terra - a Parker Solar Probe conseguiu observar o vento solar enquanto ele ainda estava em rotação. É como se a Parker Solar Probe visse o carrossel girando diretamente pela primeira vez, não apenas as crianças pulando nele. O instrumento eólico solar da Parker Solar Probe detectou a rotação a mais de 32 milhões de quilômetros do Sol e, à medida que a Parker se aproximava do ponto de periélio, a velocidade da rotação aumentava. A força da circulação era mais forte do que muitos cientistas haviam previsto, mas também fez a transição mais rapidamente do que o previsto para um fluxo externo, que é o que ajuda a mascarar esses efeitos de onde geralmente nos sentamos, a cerca de 150 milhões de quilômetros do Sol.
"O grande fluxo rotacional do vento solar visto durante os primeiros encontros foi uma verdadeira surpresa", disse Kasper. "Enquanto esperávamos ver o movimento rotacional mais perto do Sol, as altas velocidades que estamos vendo nesses primeiros encontros são quase dez vezes maior do que o previsto pelos modelos padrão ".
Poeira perto do Sol
Outra pergunta que se aproxima de uma resposta é a indescritível zona livre de poeira. Nosso sistema solar está inundado de poeira - as migalhas cósmicas de colisões que formaram planetas, asteroides, cometas e outros corpos celestes bilhões de anos atrás. Os cientistas suspeitam há muito tempo que, perto do Sol, essa poeira seria aquecida a altas temperaturas pela luz solar poderosa, transformando-a em gás e criando uma região livre de poeira ao redor do Sol. Mas ninguém nunca tinha observado.
Pela primeira vez, os fotógrafos da Parker Solar Probe viram a poeira cósmica começar a diminuir. Como o WISPR - o instrumento de imagem da Parker Solar Probe, liderado pelo Naval Research Lab - olha pela lateral da espaçonave, ele pode ver grandes faixas da coroa e do vento solar, incluindo regiões mais próximas ao Sol. Essas imagens mostram que a poeira começa a se afinar a pouco mais de 11 milhões de quilômetros do Sol, e essa diminuição de poeira continua constantemente aos limites atuais das medições do WISPR a pouco mais de 6 milhões de quilômetros do Sol.
A Parker Solar Probe viu a poeira cósmica (ilustrada aqui) - espalhada
por todo o sistema solar - começar a afinar perto do Sol, apoiando a ideia de
uma zona livre de poeira, teorizada há muito tempo, perto do Sol.
Créditos: Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA / Scott Wiessinger
"Esta zona livre de poeira foi prevista décadas atrás, mas nunca foi vista antes", disse Russ Howard, investigador principal da suíte WISPR - abreviação de Wide-field Imager for Solar Probe - no Naval Research Laboratory em Washington, DC " Agora estamos vendo o que está acontecendo com a poeira perto do Sol ".
Na taxa de afinamento, os cientistas esperam ver uma zona verdadeiramente livre de poeira a pouco mais de 2-3 milhões de quilômetros do Sol - o que significa que a Parker Solar Probe pode observar a zona livre de poeira já em 2020, quando seu sexto voo aéreo do Sol o levará mais perto da nossa estrela do que nunca.
Colocando o clima espacial sob um microscópio
As medições da Parker Solar Probe nos deram uma nova perspectiva sobre dois tipos de eventos climáticos espaciais: tempestades de partículas energéticas e ejeção de massa coronal.
Pequenas partículas - elétrons e íons - são aceleradas pela atividade solar, criando tempestades de partículas energéticas. Os eventos no Sol podem enviar essas partículas para o sistema solar quase à velocidade da luz, o que significa que atingem a Terra em menos de meia hora e podem impactar outros mundos em escalas de tempo igualmente curtas. Essas partículas carregam muita energia, portanto podem danificar os eletrônicos da espaçonave e até mesmo colocar em risco os astronautas, especialmente aqueles no espaço profundo, fora da proteção do campo magnético da Terra - e o curto tempo de aviso para essas partículas dificulta sua evitação.
Entender exatamente como essas partículas são aceleradas a velocidades tão altas é crucial. Mas mesmo que eles cheguem à Terra em apenas alguns minutos, ainda é tempo suficiente para que as partículas percam as assinaturas dos processos que as aceleraram em primeiro lugar. Ao girar em torno do Sol a apenas alguns milhões de quilômetros de distância, a Parker Solar Probe pode medir essas partículas logo após deixarem o Sol, lançando uma nova luz sobre como elas são liberadas.
Os instrumentos ISʘIS da Parker Solar Probe, liderados pela Universidade de Princeton, já mediram vários eventos de partículas energéticas nunca antes vistos - eventos tão pequenos que todos os vestígios deles são perdidos antes de chegarem à Terra ou a qualquer um de nossos satélites próximos à Terra. Esses instrumentos também mediram um tipo raro de explosão de partículas com um número particularmente alto de elementos mais pesados - sugerindo que ambos os tipos de eventos podem ser mais comuns do que os cientistas pensavam anteriormente.
"É incrível - mesmo em condições mínimas solares, o Sol produz muito mais eventos minúsculos de partículas energéticas do que jamais imaginamos", disse David McComas, pesquisador principal da Investigação Científica Integrada da suíte Sun, ou ISʘIS, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. . "Essas medidas nos ajudarão a desvendar as fontes, a aceleração e o transporte de partículas energéticas solares e, finalmente, protegerão melhor os satélites e os astronautas no futuro".
Os dados dos instrumentos WISPR também forneceram detalhes sem precedentes sobre as estruturas da coroa e do vento solar - incluindo ejeção de massa coronal, nuvens de bilhões de toneladas de material solar que o Sol envia para o sistema solar. Os CMEs podem desencadear uma série de efeitos na Terra e em outros mundos, desde o surgimento de auroras até a indução de correntes elétricas que podem danificar redes elétricas e oleodutos. A perspectiva única da WISPR, olhando ao lado de eventos que se afastam do Sol, já lançou uma nova luz sobre a gama de eventos que nossa estrela pode desencadear.
A Parker Solar Probe fez novas
observações de partículas energéticas - como as vistas aqui impactando um
detector no ESA e no Observatório Solar e Heliosférico da NASA - que ajudarão
os cientistas a entender melhor como esses eventos são acelerados.
Créditos: ESA / NASA / SOHO
Vídeo: https://youtu.be/CT85aXsGTOo
Os fotógrafos da Parker Solar Probe olham de lado por trás do
escudo térmico da sonda, observando estruturas à medida que se desenvolvem na
coroa.
Créditos: NASA / JHUAPL / Laboratório de Pesquisa Naval / Parker
Solar Probe
Fonte:
NASA / 04-12-2019
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da 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.A partir de 2019, tornou-se
membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
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.
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