A sonda Solar Orbiter, liderada pela Agência Espacial Europeia (ESA), sobrevoou uma região com a forma de “S”, conhecida como “retrocesso”, no campo magnético do vento solar. Ao identificar as partículas elusivas dentro deste retrocesso, a Solar Orbiter seguiu a sua origem até à superfície do Sol e revelou mais sobre o magnetismo solar – o indomável instigador de perigosas tempestades solares.
O Sol possui um campo magnético intenso e inquieto. Este campo não só governa a própria estrela, como também é arrastado para fora ao longo das suas linhas pelo vento solar, um fluxo de partículas quentes e carregadas (plasma) que jorra continuamente do Sol para o espaço. Estas linhas podem torcer-se, romper ou dobrar-se sobre si mesmas na sua viagem pelo Sistema Solar. Juntos, o vento solar e as suas linhas de campo dinâmicas criam todo o tipo de atividades fascinantes que podemos estudar para compreender o que está a acontecer na nossa estrela e à sua volta.
Em 2022, a ESA noticiou que a Solar Orbiter tinha detetado uma região com a forma de “S” no campo magnético do vento solar, conhecida como “retrocesso”. Embora as estruturas em ziguezague tenham sido observadas frequentemente perto do Sol, os cientistas ainda debatem como se formam. Observando de longe, a sonda Solar Orbiter ajudou a resolver uma parte deste enigma, confirmando que a estrutura em ziguezague tem a forma de S: algo que os cientistas tinham previsto, mas não observado diretamente.
A sonda acrescentou agora mais uma peça crucial a este puzzle, seguindo uma curva acentuada até à sua origem no Sol. “A Solar Orbiter sobrevoou uma curva acentuada muito grande“, afirma Jesse Coburn, do CNRS/LPP, França, autor principal do novo artigo. “Graças a isso, conseguimos recolher amostras de partículas raramente observadas que apresentam características reveladoras da sua origem.”
Não é uma questão de “ou um ou outro”, mas sim ambos
Para estabelecer esta ligação, Jesse e os seus colegas utilizaram o instrumento Solar Wind Analyser (SWA) da Solar Orbiter para recolher amostras do plasma que compunha a região de transição. Naquele momento, a Solar Orbiter estava aproximadamente a meio caminho entre a Terra e o Sol.
Encontraram uma mistura de partículas carregadas de oxigénio e carbono que só se poderiam ter formado de uma forma: dentro de laços de campo magnético quentes na superfície do Sol.
“Existem duas teorias principais e concorrentes sobre como se forma uma inversão de campo, e por extensão o vento solar”, acrescenta Jesse. “A mistura específica de partículas detetada pela Solar Orbiter é a prova cabal de um processo de formação conhecido como ‘reconexão por intercâmbio’.”
Este tipo de reconexão ocorre quando partes do Sol com diferentes propriedades magnéticas interagem. Na atmosfera solar, as regiões abertas possuem linhas de campo que se estendem como autoestradas, permitindo que o material se desloque rapidamente para o espaço. As regiões fechadas possuem linhas que inicialmente se estendem para o espaço antes de se curvarem de volta para o Sol, criando laços fechados. Quando uma região aberta interage com uma fechada, as linhas podem aglomerar-se, romper-se e voltar a ligar-se de diferentes formas, permitindo que o plasma que estava anteriormente preso num laço escape para o espaço.
Foi o que aconteceu com esta inversão de campo – mas não é tudo. A teoria alternativa de formação da inversão de campo envolve processos relacionados com ondas e turbulência (o tipo de onda que a Solar Orbiter descobriu desempenhar um papel fundamental no aquecimento e aceleração do vento solar).
“De forma entusiasmante, também observamos indícios destes fenómenos, mas provavelmente apenas depois de a estrutura em ziguezague se afastar para o espaço”, afirma a coautora Stephanie Yardley, da Universidade de Northumbria, no Reino Unido. “Assim que a estrutura em ziguezague deixa o Sol, as ondas e a turbulência assumem o controlo e ditam o seu movimento.
“Em geral, parece que ambos os processos – reconexão por intercâmbio e ondas e turbulência – estão envolvidos na formação e no deslocamento das estruturas em ziguezague pelo espaço. A nossa descoberta reconcilia os dois, mostrando que eles simplesmente operam em estágios diferentes na trajetória de uma estrutura em ziguezague.”
De inversões a tempestades
Para fazer a descoberta, os investigadores estudaram observações in situ das partículas da inversão de fase, feitas pelo instrumento SWA da sonda Solar Orbiter, analisaram imagens do disco solar e modelaram os campos magnéticos do Sol e do espaço circundante. Criaram um novo modelo para identificar a origem do plasma; este modelo ligou as medições da Solar Orbiter aos dados do Observatório de Dinâmica Solar da NASA para revelar a fonte solar da inversão de fase com um detalhe sem precedentes.
Indo além das inversões de fase, a descoberta revela como o Sol aquece a sua atmosfera e acelera as partículas do vento solar para o espaço. Além disso, mostra que a atmosfera solar imprime a sua assinatura nas partículas que compõem este vento, oferecendo-nos uma forma possível de decifrar a história do plasma solar mesmo a grandes distâncias do Sol.
“Enquanto seres humanos na Terra – e no espaço – as nossas vidas estão intrinsecamente ligadas ao que acontece na nossa estrela. O vento solar liga a Terra ao Sol, e a nossa compreensão da sua dinâmica tem implicações fundamentais para a forma como protegemos o nosso planeta de eventos climáticos espaciais extremos”, afirma Daniel Müller, Cientista de Projeto da ESA para a Solar Orbiter. “Quanto mais soubermos, melhor nos poderemos preparar para as tempestades solares e proteger a nossa infraestrutura e tecnologia espacial”.
“Esta descoberta simplesmente não teria sido possível sem a Solar Orbiter – nenhuma outra nave espacial possui a proximidade com o Sol e os instrumentos necessários para fazer esta ligação. É um ótimo exemplo de como a missão entregou exatamente o tipo de ciência que sabíamos que poderia realizar, ligando o Sol ao seu ambiente mais amplo e revelando mais detalhes sobre a nossa estrela.”
Texto original: Solar Orbiter tracks origin of mysterious magnetic switchbacks
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa