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Em apenas alguns minutos, uma explosão no Sol pode liberar energia suficiente para alimentar o mundo inteiro por 20.000 anos. Um processo explosivo chamado reconexão magnética desencadeia essas explosões solares e os cientistas passaram o último meio século tentando entender como o processo acontece.
Não é apenas uma curiosidade científica: uma compreensão mais completa da reconexão magnética pode permitir insights sobre a fusão nuclear e fornecer melhores previsões de tempestades de partículas do Sol que podem afetar a tecnologia em órbita da Terra.
Agora, os cientistas da Missão Magnetosférica Multiescala da NASA, ou MMS, acham que descobriram. Os cientistas desenvolveram uma teoria que explica como ocorre o tipo mais explosivo de reconexão magnética – chamada reconexão rápida – e por que acontece em uma velocidade consistente. A nova teoria usa um efeito magnético comum que é usado em dispositivos domésticos, como sensores que cronometram os sistemas de frenagem antitravamento do veículo e sabem quando a tampa do telefone celular está fechada.
“Finalmente entendemos o que torna esse tipo de reconexão magnética tão rápida”, disse o principal autor do novo estudo Yi-Hsin Liu, professor de física do Dartmouth College em New Hampshire e vice-líder da equipe de teoria e modelagem do MMS. “Agora temos uma teoria para explicá-lo completamente”.
A reconexão magnética é um processo que ocorre no plasma, às vezes chamado de quarto estado da matéria. O plasma se forma quando um gás é energizado o suficiente para separar seus átomos, deixando uma mistura de elétrons carregados negativamente e íons carregados positivamente lado a lado. Este material energético e fluido é extremamente sensível a campos magnéticos.
De erupções no Sol, ao espaço próximo à Terra, a buracos negros, os plasmas em todo o Universo sofrem reconexão magnética, que converte rapidamente a energia magnética em calor e aceleração. Embora existam vários tipos de reconexão magnética, uma variante particularmente intrigante é conhecida como reconexão rápida, que ocorre a uma taxa previsível.
“Sabemos há algum tempo que a reconexão rápida acontece a uma certa taxa que parece ser bastante constante”, disse Barbara Giles, cientista do projeto MMS e cientista de pesquisa do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Mas o que realmente impulsiona essa taxa tem sido um mistério, até agora”.
A nova pesquisa, publicada em um artigo na revista Nature's Communications Physics e financiada em parte pela National Science Foundation, explica a rapidez com que a reconexão ocorre especificamente em plasmas sem colisões - um tipo de plasma cujas partículas estão espalhadas o suficiente para que as partículas individuais não colidem umas com as outras. Onde a reconexão acontece no espaço, a maior parte do plasma está nesse estado sem colisões, incluindo o plasma em erupções solares e o espaço ao redor da Terra.
A nova teoria mostra como e por que a reconexão rápida provavelmente é acelerada pelo efeito Hall, que descreve a interação entre campos magnéticos e correntes elétricas. O efeito Hall é um fenômeno magnético comum usado na tecnologia cotidiana, como sensores de velocidade de rodas de veículos e impressoras 3D, onde os sensores medem velocidade, proximidade, posicionamento ou correntes elétricas.
Durante a reconexão magnética rápida, as partículas carregadas em um plasma – ou seja, íons e elétrons – param de se mover como um grupo. À medida que os íons e elétrons começam a se mover separadamente, eles dão origem ao efeito Hall, criando um vácuo de energia instável onde ocorre a reconexão. A pressão dos campos magnéticos ao redor do vácuo de energia faz com que o vácuo imploda, o que libera rapidamente imensas quantidades de energia a uma taxa previsível.
Esta visualização mostra o efeito Hall, que ocorre quando o movimento dos íons mais pesados (azul) se desacoplam dos elétrons mais leves (vermelho) à medida que entram na região com fortes correntes elétricas (região dourada).
Créditos: Tom Bridgman/NASA's Scientific Visualization Studio
A nova teoria será testada nos próximos anos com o MMS, que usa quatro naves espaciais voando ao redor da Terra em uma formação de pirâmide para estudar a reconexão magnética em plasmas sem colisões. Neste laboratório espacial único, o MMS pode estudar a reconexão magnética em uma resolução mais alta do que seria possível na Terra.
“Em última análise, se pudermos entender como a reconexão magnética opera, podemos prever melhor os eventos que podem nos impactar na Terra, como tempestades geomagnéticas e erupções solares”, disse Giles. “E se pudermos entender como a reconexão é iniciada, também ajudará na pesquisa de energia, porque os pesquisadores poderão controlar melhor os campos magnéticos em dispositivos de fusão”.
Links Relacionados
Goddard Space Flight Center da NASA , Greenbelt, Md.
Fonte: NASA / Editor: Abadia Interrante / Publicaçâo 28-04-2022
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/sun/scientists-nasa-mms-mission-crack-60-year-mystery-fast-magnetic-explosions
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e
Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo
o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e
divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space
Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas
e tecnológicas.
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.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
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