Caros Leitores;
Muito, muito além das órbitas dos planetas, estão os contornos nebulosos da bolha magnética no espaço que chamamos de lar.
Esta é a heliosfera, a vasta bolha que é gerada pelo campo magnético do Sol e envolve todos os planetas. As fronteiras dessa bolha cósmica não são fixas. Em resposta aos suspiros e suspiros do Sol, eles encolhem e se estendem ao longo dos anos.
Agora, pela primeira vez, os cientistas usaram um ciclo solar inteiro de dados da sonda IBEX da NASA para estudar como a heliosfera muda com o tempo. Os ciclos solares duram aproximadamente 11 anos, enquanto o Sol oscila entre as estações de alta e baixa atividade e volta ao alto novamente. Com o longo histórico do IBEX, os cientistas estavam ansiosos para examinar como as mudanças de humor do Sol acontecem nos limites da heliosfera. Os resultados mostram a mudança da heliosfera externa em grande detalhe, esboçam habilmente a forma da heliosfera (uma questão de debate nos últimos anos) e sugerem processos por trás de uma de suas características mais intrigantes. Essas descobertas, juntamente com um conjunto de dados recém-ajustado, são publicadas no The Astrophysical Journal Supplements em 10 de junho de 2020.
A IBEX, abreviação de Interstellar Boundary Explorer , vem observando a fronteira do espaço interestelar há mais de 11 anos, mostrando-nos onde nossa vizinhança cósmica se encaixa no resto da galáxia.
"É uma missão muito pequena", disse David McComas, o principal investigador da missão na Universidade de Princeton, em Nova Jersey. O IBEX é do tamanho de um pneu de ônibus. “Foi um enorme sucesso, durando muito mais tempo do que se esperava. Temos sorte agora de ter um ciclo solar inteiro de observações”.
Vídeo: https://youtu.be/ZY8D71NW1wM
Pela primeira vez, os cientistas usaram
um ciclo solar inteiro de dados da sonda IBEX da NASA para estudar como a
heliosfera - a vasta bolha magnética de espaço em que vivemos - muda com o
tempo.
Créditos: Centro de Vôo Espacial
Goddard da NASA / Joy Ng
Mapeando a borda do sistema solar, uma partícula de cada vez
Moldando a heliosfera
Moldando a heliosfera
A heliosfera é preenchida pelo vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas do Sol. O vento solar corre em todas as direções, um milhão de quilômetros por hora, até atingir o meio interestelar, ventos de outras estrelas que preenchem o espaço entre eles.
À medida que o Sol atravessa o meio interestelar, ele gera uma onda quente e densa, semelhante à onda na frente de um barco que corre pelo mar. Nosso bairro cósmico é chamado Fluff Local, para a nuvem de gases super-quentes que brotam ao nosso redor. Onde o vento solar e o Fluff Local se encontram, formam a borda da heliosfera, chamada heliopausa. Por dentro, há uma região turbulenta chamada heliosheath.
Partículas chamadas de átomos neutros energéticos, ou ENAs, formadas nesta região distante do espaço são o foco das pesquisas do IBEX. Eles são criados quando partículas carregadas e quentes, como as do vento solar, colidem com neutros frios como as que fluem do espaço interestelar. Partículas de vento solar compactas podem arrebatar elétrons de átomos interestelares pesados, tornando-se neutras.
A jornada dessas partículas começa muito antes que o IBEX as detecte. Depois dos planetas, do cinturão de asteróides e do Cinturão de Kuiper, até a borda da heliosfera, leva cerca de um ano para uma rajada de vento solar correr 100 vezes a distância entre o Sol e a Terra. Ao longo do caminho, o vento solar capta átomos ionizados de gases interestelares que se infiltraram na heliosfera. O vento solar que chega à borda não é o mesmo vento que deixou o Sol um ano antes.
As partículas do vento solar podem passar mais seis meses percorrendo o caos da heliosfera, o abismo entre as duas fronteiras externas da heliosfera. Inevitavelmente, alguns colidem com gases interestelares e se tornam neutros energéticos. Leva as partículas neutras para mais um ano para a viagem de volta, atravessando o espaço da borda da heliosfera para chegar ao IBEX - se as partículas estiverem indo exatamente na direção certa. De todas as partículas neutras formadas, apenas algumas chegam ao IBEX. Toda a viagem leva de dois a três anos para as partículas de maior energia na faixa de observação do IBEX, e ainda mais em energias mais baixas ou em regiões mais distantes.
O IBEX tira vantagem do fato de que átomos neutros como esses não são desviados pelo campo magnético do Sol: Partículas neutras frescas se afastam das colisões quase em uma linha reta.
O IBEX examina os céus em busca de partículas, observando sua direção e energia. A sonda detecta apenas uma a cada segundo. O resultado é um mapa da fronteira interestelar, criada a partir do mesmo princípio que um morcego usa para ecolocar seu caminho durante a noite: monitore um sinal recebido para aprender mais sobre o ambiente. Estudando de onde vêm os neutros e quando, o IBEX pode traçar os limites remotos da nossa heliosfera.
"Temos muita sorte de observar isso de dentro da heliosfera", disse Justyna Sokol, uma cientista visitante da equipe de Princeton. “São processos que acontecem a distâncias muito pequenas. Quando você observa outras estrelas que estão muito distantes, observa distâncias de anos-luz, de fora de suas astrosferas. ” Até a distância entre o Sol e o nariz da heliosfera é pequena se comparada a muitos, muitos anos-luz.
Usando os mais de 11 anos de dados do IBEX, McComas e sua equipe puderam estudar mudanças que evoluem ao longo do tempo e são fundamentais para entender nosso lugar no espaço.
O vento solar é constante, mas o vento não é constante. Quando o vento sopra, a heliosfera infla como um balão, e partículas neutras surgem nas margens externas. Quando o vento se acalma, o balão se contrai; as partículas neutras diminuem. A gangorra resultante de partículas neutras, relataram os cientistas, ecoou consistentemente dois a três anos após as mudanças no vento - refletindo sua jornada para a borda deste balão e para trás.
"Leva muitos anos para que esses efeitos cheguem aos limites da heliosfera", disse Jamey Szalay, outro pesquisador de Princeton na equipe. "Para termos tantos dados do IBEX, finalmente nos permite fazer essas correlações de longo prazo".
De 2009 a 2014, o vento soprava bastante baixo e constante, uma brisa suave. A heliosfera se contraiu. Então veio uma surpresa no vento solar , como se o Sol soltasse um grande suspiro. No final de 2014, a sonda da NASA que orbita a Terra detectou o aumento da pressão do vento solar em cerca de 50% (desde então permanece alto por vários anos) .
Dois anos depois, o vento solar ondulante levou a uma enxurrada de partículas neutras no heliosheath. Outros dois anos depois, eles encheram a maior parte do nariz da heliosfera. Eventualmente, eles alcançaram os pólos norte e sul da heliosfera.
À medida que o Sol atravessa o meio
interestelar, ele gera uma onda quente e densa como a onda na frente de um
barco que corre pelo mar. Nesta ilustração, esse é o limite em azul mais
escuro. O IBEX ajudou os cientistas a determinar a forma da heliosfera, que
possui uma cauda semelhante a um cometa.
Créditos: Estúdio de Visualização
Científica da NASA / Laboratório de Imagem Conceitual
Essas mudanças não foram simétricas. Cada inchaço observado traçou as peculiaridades da forma da heliosfera. Os cientistas ficaram surpresos ao ver claramente a onda de vento solar empurrando a heliopausa.
"O tempo e as partículas neutras realmente pintaram as distâncias na forma da heliosfera para nós", disse McComas.
O IBEX ainda não observou os efeitos desse soco cósmico no back-end da heliosfera, o helicoil. Isso significa que o final da cauda está muito mais distante do Sol do que da frente; essas partículas estão em uma jornada muito mais longa. Talvez o vento solar ainda esteja se aproximando da cauda ou talvez partículas neutras já estejam voltando. Nos próximos anos, a equipe do IBEX estará observando sinais de seu retorno da cauda.
"A natureza montou esse experimento perfeito para entendermos melhor esse limite", disse Szalay. "Temos que ver o que acontece quando essa grande coisa - o impulso do vento solar - muda."
No geral, isso mostra uma imagem da heliosfera com a forma de um cometa. A forma da heliosfera tem sido motivo de debate nos últimos anos. Alguns argumentaram que nossa bolha no espaço é esférica como um globo; outros sugeriram que é mais próximo de um croissant. Mas neste estudo, disse McComas, os dados do IBEX mostram claramente que a resposta da heliosfera ao impulso do vento solar era assimétrica - portanto, a própria heliosfera também deve ser assimétrica. O Sol está situado próximo à frente e, à medida que o Sol se move pelo espaço, a vela a trilho fica muito mais atrás, algo como a cauda de um cometa.
Enfrentando o maior quebra-cabeça do IBEX
Os muitos anos de dados do IBEX também aproximaram os cientistas de uma explicação para um dos recursos mais intrigantes da heliosfera, conhecido como fita IBEX. A fita continua sendo uma das maiores descobertas do IBEX . Anunciado em 2009, refere-se a uma vasta faixa diagonal de neutros energéticos, pintada na frente da heliosfera. Há muito tempo os cientistas ficam intrigados: por que alguma parte da fronteira deveria ser tão diferente da outra?
Com o tempo, o IBEX indicou que o que forma a fita é muito diferente do que forma o resto do céu interestelar. É moldado pela direção do campo magnético interestelar . Mas como são produzidas as partículas da fita? Agora, os cientistas relatam que é muito provável que um processo secundário seja responsável, fazendo com que a jornada de um determinado grupo de partículas neutras energéticas duplique aproximadamente.
Depois de se tornar neutros energéticos, em vez de ricochetear de volta para o IBEX, esse grupo de partículas entraria na direção oposta, atravessaria a heliopausa e entraria no espaço interestelar. Lá, eles experimentavam o Fluff Local, navegando até que alguns colidem inevitavelmente com a passagem de partículas carregadas, perdendo um elétron mais uma vez e ficando amarrados ao campo magnético circundante.
Mais dois anos se passam, e as partículas carregadas podem colidir mais uma vez com pares mais lentos, roubando elétrons como antes. Após essa breve migração além da heliosfera, os neutros energéticos nascidos duas vezes podem eventualmente voltar a entrar, voltando para casa.
Dados estendidos do IBEX ajudaram os cientistas a conectar a fita ao longo percurso interestelar das partículas. As partículas que formam a fita viajaram cerca de dois anos a mais do que o restante das partículas neutras observadas. No que diz respeito ao pico do vento solar, a fita levou mais dois anos depois do resto da heliosfera para começar a responder.
Excedendo em muito a sua missão inicial de dois anos, o IBEX em breve se juntará a outra missão da NASA, IMAP - abreviação de Sonda de Mapeamento e Aceleração Interestelar , para a qual McComas também atua como investigador principal. A missão está programada para ser lançada no final de 2024.
"O IMAP apresenta uma oportunidade perfeita para estudar, com grande resolução e sensibilidade, o que o IBEX começou a nos mostrar, para que possamos realmente obter um entendimento detalhado da física por aí", disse McComas.
A fita continua sendo uma das maiores descobertas do IBEX. Refere-se a uma vasta faixa diagonal de neutros energéticos, pintada na frente da heliosfera.
Créditos: NASA / IBEX
Por Lina Tran
Ultima atualização: 11 de junho de 2020Editor: Lina Tran
Fonte:
NASA / 15-06-2020
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA
(NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant 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 GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, 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
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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