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Cientistas descobriram jatos em forma de girinos saindo de regiões com campos magnéticos intensos no sol.



Os pseudo-choques em forma de girino, mostrados em caixa branca tracejada, são ejetados de regiões altamente magnetizadas na superfície solar. 
Créditos da imagem: Abhishek Srivastava IIT (BHU) / Joy Ng, Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA.

Solar tadpole-like jets seen with NASA'S IRIS add new clue to age-old mystery
Imagens da IRIS mostram os jatos em forma de girino contendo pseudo-choques saindo do sol. 
Crédito: Abhishek Srivastava IIT (BHU) / Joy Ng, Centro Goddard de Voos Espaciais da NASA

Cientistas descobriram jatos em forma de girinos saindo de regiões com campos magnéticos intensos no sol. Ao contrário daqueles que vivem na Terra, esses "girinos" - formalmente chamados de pseudo-choques - são feitos inteiramente de plasma, o material eletricamente condutor feito de partículas carregadas que representam 99% do universo observável. A descoberta acrescenta uma nova pista para um dos mais antigos mistérios da astrofísica.

Por 150 anos, os cientistas vêm tentando descobrir por que a atmosfera rarefeita do Sol - a coroa - é mais de 200 vezes mais quente que a superfície solar. Essa região, que se estende por milhões de quilômetros, de alguma forma se torna superaquecida e libera continuamente partículas altamente carregadas, que correm através do sistema solar a velocidades supersônicas.

Quando essas partículas encontram a Terra, elas têm o potencial de prejudicar satélites e astronautas, interromper as telecomunicações e até mesmo interferir nas redes elétricas durante eventos particularmente fortes. Entender como a corona fica tão quente pode nos ajudar a entender a física fundamental por trás daquilo que impulsiona essas rupturas.

Nos últimos anos, os cientistas debateram amplamente duas possíveis explicações para o aquecimento coronal: nanoflares e ondas eletromagnéticas. A teoria da nanoflare propõe explosões tipo bomba, que liberam energia na atmosfera solar. Irmãos para as explosões solares maiores, eles devem ocorrer quando as linhas do campo magnético se reconectarem explosivamente, liberando uma onda de partículas quentes e carregadas. Uma teoria alternativa sugere que um tipo de onda eletromagnética chamada ondas Alfvén poderia empurrar partículas carregadas para a atmosfera como uma onda do oceano empurrando um surfista. Os cientistas agora acham que a coroa pode ser aquecida por uma combinação de fenômenos como esses, em vez de um único sozinho.

Solar tadpole-like jets seen with NASA'S IRIS add new clue to age-old mystery
Uma simulação por computador mostra como o pseudo-choque é ejetado e se desconecta do plasma abaixo (verde). https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/tadpole2.gif
Crédito: Abhishek Srivastava IIT (BHU) / Joy Ng, Centro Goddard de Voos Espaciais da NASA

A nova descoberta de pseudo-choques adiciona outro jogador a esse debate. Particularmente, pode contribuir com calor para a coroa durante tempos específicos, ou seja, quando o Sol está ativo, como durante máximos solares - a parte mais ativa do ciclo de 11 anos do Sol marcado por um aumento de manchas solares, erupções solares e ejeções de massa coronal .

A descoberta dos girinos solares foi um tanto fortuita. Quando analisaram recentemente dados do Interface Region Imaging Spectrograph da NASA, ou IRIS, cientistas notaram jatos únicos e alongados emergindo das manchas solares - regiões frias e magneticamente ativas na superfície do Sol - e subindo 3.000 milhas até a coroa interna. Os jatos, com cabeças volumosas e caudas rarefeitas, olhavam para os cientistas como girinos nadando através das camadas do Sol.

"Estávamos procurando por ondas e ejeção de plasma, mas notamos esses pseudo-choques dinâmicos, como jatos de plasma desconectados, que não são como choques reais, mas altamente energéticos para suprir as perdas radiativas da Sun", disse Abhishek Srivastava, cientista da Índia. Instituto de Tecnologia (BHU) em Varanasi, Índia, e principal autor do novo artigo na Nature Astronomy.

Usando simulações de computador correspondentes aos eventos, eles determinaram que esses pseudo-choques poderiam carregar energia e plasma suficientes para aquecer a coroa interna.

Os cientistas acreditam que os pseudo-choques são ejetados pela reconexão magnética - um emaranhado explosivo de linhas de campo magnético, que freqüentemente ocorre dentro e ao redor das manchas solares. Os pseudo-choques só foram observados em torno dos aros das manchas solares até agora, mas os cientistas esperam que eles também sejam encontrados em outras regiões altamente magnetizadas.

Nos últimos cinco anos, a IRIS manteve um olho no Sol em suas órbitas de mais de 10.000 ao redor da Terra. É um dos vários na frota da NASA que observou o Sol continuamente nas últimas duas décadas. Juntos, eles estão trabalhando para resolver o debate sobre o aquecimento coronal e resolver outros mistérios que o Sol mantém.

"Desde o início, a investigação científica IRIS concentrou-se na combinação de observações de alta resolução da atmosfera solar com simulações numéricas que capturam processos físicos essenciais", disse Bart De Pontieu, pesquisador do Laboratório Lockheed Martin Solar & Astrophysics, em Palo Alto, Califórnia. "Este artigo é uma boa ilustração de como essa abordagem coordenada pode levar a novos insights físicos sobre o que impulsiona a dinâmica da atmosfera solar."

O mais novo membro da frota de heliofísica da NASA, a Parker Solar Probe, pode fornecer pistas adicionais para o mistério do aquecimento coronal. Lançada em 2018, a espaçonave voa através da coroa solar para rastrear como a energia e o calor se movem pela região e para explorar o que acelera o vento solar, bem como partículas energéticas solares. Observando os fenômenos muito acima da região onde são encontrados pseudo-choques, a investigação da Parker Solar Probe espera lançar luz sobre outros mecanismos de aquecimento, como nanoflares e ondas eletromagnéticas. Este trabalho complementará a pesquisa realizada com o IRIS.

"Este novo mecanismo de aquecimento pode ser comparado às investigações que a Parker Solar Probe fará", disse Aleida Higginson, cientista adjunta do projeto Parker Solar Probe no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland. "Juntos, eles poderiam fornecer uma visão abrangente do aquecimento coronal."

Fonte: NASA