Uma equipe de cientistas chinês-alemães identificou as estruturas magnéticas na coroa solar de onde o vento solar rápido se origina. Usando imagens e mapas Doppler do espectrômetro e magnetogramas do Solar Ultraviolet Measurement of Radiation Emitted (SUMER) entregues pelo Michelson Doppler Imager (MDI) no Observatório Solar e Heliosférico (SOHO) da ESA e da NASA, eles observaram o vento solar fluindo a partir de campos magnéticos em forma de funil, ancorados nas faixas da rede magnética perto da superfície do Sol. Essas observações são apresentadas na edição de 22 de abril da revista Science. A pesquisa leva a uma melhor compreensão da natureza magnética das fontes do vento solar, uma corrente de plasma tênue e quente (gás eletricamente condutor) que afeta o ambiente espacial da Terra.
O vento solar consiste em prótons, partículas alfa (hélio ionizado duas vezes), íons pesados e elétrons fluindo da superfície do Sol com velocidades que variam de 300 a 800 km / s. Os íons pesados nas regiões de fonte coronal emitem radiação em certos comprimentos de onda ultravioleta. Quando fluem em direção à Terra, como traçam o vento solar nascente, os comprimentos de onda da emissão ultravioleta ficam mais curtos, um fenômeno chamado efeito Doppler, que é bem conhecido em sua variante acústica, por exemplo, da mudança no tom de a buzina de um carro da polícia enquanto se aproxima ou se afasta do ouvinte. No caso solar, o movimento do plasma em nossa direção, que significa afastar-se da superfície solar, é detectado como uma mudança azul no espectro ultravioleta e, portanto, pode ser usado para identificar o início do fluxo de vento solar.
Um espectro ultravioleta SUMER é semelhante ao que é visto quando um prisma separa a luz branca em um arco-íris de cores distintas. A radiação ultravioleta é no entanto invisível ao olho humano e não pode penetrar na atmosfera da Terra. Ao analisar a emissão ultravioleta obtida pelo SUMER no observatório espacial SOHO do espaço, os físicos solares podem aprender muito sobre o Sol e inferir a temperatura do gás, a composição química e o movimento nas várias camadas atmosféricas.
"A fina estrutura magnética da região fonte do vento solar permaneceu ilusória", disse o primeiro autor Prof. Chuanyi Tu, do Departamento de Geofísica da Universidade de Pequim, em Pequim, China. “Por muitos anos, os físicos solares e espaciais observaram velozes ventos solares vindos de regiões coronais com linhas de campo magnético aberto e baixa intensidade de luz, os chamados orifícios coronais. No entanto, apenas combinando observações complexas do SOHO de uma maneira nova, conseguimos inferir as propriedades das fontes dentro dos orifícios coronais. O vento solar rápido parece originar-se em funis coronais com uma velocidade de cerca de 10 km / s, a uma altura de 20.000 quilômetros acima da fotosfera ”.
“O vento solar rápido começa a fluir do topo dos funis em buracos coronais com uma velocidade de fluxo de cerca de 10 km / s”, afirma o Prof. Tu. “Esse fluxo é visto como grandes manchas no desvio Doppler azul (áreas tracejadas na figura acima) de uma linha espectral emitida pelos íons Ne + 7 a uma temperatura de 600.000 Kelvin, que pode ser usada como um bom rastreador para o fluxo de plasma quente . Através de uma comparação com o campo magnético extrapolado da fotosfera por meio dos dados magnéticos MDI, descobrimos que o padrão de desvio para azul dessa linha se correlaciona melhor com as estruturas de campo aberto a 20.000 km. ”
O espectrômetro SUMER examinou as fontes do vento solar, observando a radiação ultravioleta proveniente de uma grande área da região polar norte do Sol. “A identificação clara da estrutura magnética detalhada da fonte, agora sendo revelada como funis coronais, e a determinação da altura de liberação e velocidade inicial do vento solar são etapas importantes para resolver os problemas de fornecimento de massa e aceleração básica. Agora, podemos concentrar nossa atenção no estudo de outras condições plasmáticas e processos físicos que ocorrem nos funis coronais em expansão e em seus pescoços estreitos ancorados na rede magnética ”, diz o Prof. Eckart Marsch, co-autor do artigo da Science.
Resolver a natureza e a origem do vento solar é um dos principais objetivos para os quais o SOHO foi projetado. Há muito tempo se sabe à comunidade astronômica que o vento solar rápido provém de orifícios coronais. O que há de novo aqui é a descoberta de que esses fluxos começam em funis coronais, cuja fonte está localizada nas bordas da rede magnética. Logo abaixo da superfície do Sol, existem grandes células de convecção. Cada célula possui campos magnéticos associados, concentrados nas faixas da rede por magneto-convecção, onde os pescoços do funil estão ancorados. O plasma, embora ainda esteja confinado em pequenas alças, é levado por convecção aos funis e depois liberado lá, como um balde de água é esvaziado em um canal de água aberta.
“Anteriormente, acreditava-se que o vento solar rápido se origina em qualquer linha de campo aberto na camada de ionização do átomo de hidrogênio ligeiramente acima da fotosfera”, diz o professor Marsch, “No entanto, o baixo deslocamento Doppler de uma linha de emissão de íons de carbono mostra que a saída em massa ainda não ocorreu a uma altura de 5.000 km. O plasma eólico solar agora é considerado fornecido pelo plasma resultante de muitos pequenos circuitos magnéticos, com apenas alguns milhares de quilômetros de altura, aglomerando o funil. Através da reconexão magnética, o plasma é alimentado de todos os lados ao funil, onde pode ser acelerado e finalmente formar o vento solar. ”
O instrumento SUMER foi construído sob a liderança do Dr. Klaus Wilhelm, que também é coautor do artigo, no Instituto Max Planck de Pesquisa de Sistemas Solares (anteriormente Instituto Max Planck de Aeronomia) em Lindau, Alemanha, com contribuições importantes do Institut d'Astrophysique Spatiale em Orsay, França, o Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, Universidade da Califórnia em Berkeley, e com apoio financeiro de agências nacionais alemãs, francesas, americanas e suíças. O SOHO opera há quase dez anos em um ponto de vantagem especial no espaço, a 1,5 milhão de quilômetros da Terra, no lado solar da Terra. SOHO é um projeto de colaboração internacional entre a Agência Espacial Européia e a NASA. Foi lançado em um foguete Atlas II-AS do Kennedy Space Center da NASA, Flórida, em dezembro de 1995 e é operado a partir do Goddard Space Flight Center.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Sociedade Max Planck
