Uma explosão solar gigante no nosso Sol foi alimentada por uma avalanche de perturbações magnéticas mais pequenas, proporcionando a visão mais clara até agora sobre como a energia da nossa estrela é libertada numa torrente de luz ultravioleta de alta energia e raios-X. A descoberta foi feita pela Agência Espacial Europeia (ESA) Orbitador Solar missão, que está imaginando o sol de mais perto do que qualquer espaçonave anterior.
Algumas explosões solares podem resultar em ejeções de massa coronal (CMEs) – enormes plumas de plasma expelidas da coroa solar para o espaço profundo. Se a trajetória deles longe do Sol cruzar com Terralocalização, eles podem desencadear tempestades geomagnéticas que podem danificar satélites e redes elétricas, ao mesmo tempo que interrompem as comunicações, e nos deslumbrar com imagens coloridas luzes aurorais.
Quanto mais aprendemos sobre como as explosões solares são desencadeadas, mais bem preparados estaremos para prever quando uma explosão prejudicial e EMC estão prestes a ocorrer. As novas observações da Solar Orbiter são um passo importante para conseguirmos fazer isso.
“Este é um dos resultados mais emocionantes da Solar Orbiter até agora”, disse Miho Janvier, que é co-cientista do projecto da ESA na Solar Orbiter, num comunicado. declaração. “As observações da Solar Orbiter revelam o motor central de uma erupção e enfatizam o papel crucial de um mecanismo de liberação de energia magnética semelhante a uma avalanche em ação.”
Chegando ao fundo das explosões solares
Em 30 de setembro de 2024, o Solar Orbiter chegou a 27 milhões de milhas (43,3 milhões de quilômetros) do Sol, quando testemunhou a erupção de um vulcão de classe média. explosão solar. Graças a quatro instrumentos da Solar Orbiter trabalhando em uníssono para observar a explosão, os cientistas viram, pela primeira vez, como instabilidades magnéticas menores podem se transformar em uma grande explosão, como uma avalanche em uma montanha nevada originada de uma perturbação relativamente pequena.
“Tivemos muita sorte em testemunhar os eventos precursores desta grande explosão com detalhes tão belos”, disse o principal autor da pesquisa, Pradeep Chitta, do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, na Alemanha. “Estávamos realmente no lugar certo, na hora certa, para captar os detalhes desta explosão.”
As explosões solares são o produto da reconexão magnética. É quando as linhas do campo magnético do Sol, misturadas com plasma de alta energia, ficam tensas e quebram, liberando enormes quantidades de energia antes que as linhas do campo se reconectem. As origens precisas das explosões solares, no entanto, têm sido secretas. Trata-se de uma única erupção poderosa ou de um acúmulo de eventos menores de reconexão? Pelo menos para a explosão de 30 de setembro, a Solar Orbiter encontrou a resposta.
Começando com seu Extreme Ultraviolet Imager (EUI), a Solar Orbiter testemunhou a geração da explosão ao longo de 40 minutos. O EUI detectou mudanças no ambiente magnético da coroa solar localmente ao ponto de erupção da erupção, capturando detalhes tão pequenos quanto algumas centenas de quilômetros em escalas de tempo de menos de dois segundos, que é o tempo coberto em cada quadro da imagem.
A espaçonave viu um filamento arqueado feito de campos magnéticos entrelaçados transportando plasma e conectado a uma região em forma de cruz de atividade magnética entrelaçada com mais linhas de campo magnético. Observou enquanto a região se tornava cada vez mais instável, as linhas de campo rompendo-se e reconectando-se, liberando rajadas de energia que pareciam pontos de luz brilhantes.
Essas explosões foram o início da avalanche. Eles desencadearam uma reação em cadeia de eventos de reconexão cada vez mais poderosos. A certa altura, o filamento arqueado se desprendeu de um de seus pontos de ancoragem no Sol e foi lançado no espaço, soprado pela ferocidade do Sol. vento solar. A cascata de eventos de reconexão mais pequenos rapidamente ganhou força antes de culminar num surto de classe média.
“Esses minutos antes da erupção são extremamente importantes, e a Solar Orbiter nos deu uma janela bem no sopé da erupção, onde o processo de avalanche começou”, disse Chitta. “Ficámos surpreendidos pela forma como a grande explosão é impulsionada por uma série de eventos de reconexão mais pequenos que se espalham rapidamente no espaço e no tempo.”
Três outros instrumentos a bordo do Solar Orbiter – SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment), STIX (espectrômetro de raios X/Telescópio) e PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) – também observaram a explosão, medindo eventos em diferentes profundidades no atmosfera do soldesde a atmosfera externa, a coroa, até a superfície visível do sol, chamada fotosfera. Eles capturaram ondas de bolhas gigantes de plasma, que ganharam energia a partir de campos magnéticos, chovendo da coroa para a fotosfera.
“Vimos formações semelhantes a fitas movendo-se extremamente rapidamente pela atmosfera do Sol, mesmo antes do episódio principal da erupção”, disse Chitta. “Essas correntes de gotas de plasma chovendo são assinaturas de deposição de energia, que ficam cada vez mais fortes à medida que a erupção avança. Mesmo depois que a erupção diminui, a chuva continua por algum tempo.”
Depois que a explosão atingiu o pico de energia, durante o qual os níveis de raios X aumentaram dramaticamente e as partículas carregadas foram aceleradas entre 40 e 50 por cento da velocidade da luza região magnética em forma de cruz começou a relaxar. O plasma esfriou e a emissão de partículas diminuiu para níveis normais. Chitta descreveu como foi completamente inesperado que o processo de avalanche pudesse impulsionar partículas de alta energia.
O modelo de avalanche de perturbações mais fracas que se transformam em algo mais sério já tinha sido proposto para explicar o comportamento coletivo de centenas de milhares de explosões em todo o Sol, mas até agora não se tinha realmente considerado que pudesse ser aplicado a uma única erupção.
Há duas questões importantes que surgem disso. Primeiro, todas as chamas do Sol são produzidas como uma avalanche? “O que observámos desafia as teorias existentes sobre a libertação de energia de explosão,” disse David Pontin, da Universidade de Newcastle, na Austrália, que fez parte da equipa que analisou os dados da Solar Orbiter.
Mais observações de explosões solares serão necessárias para esclarecer isso.
Em segundo lugar, o nosso Sol não é a única estrela a ter explosões. Eles irrompem de todas as estrelas e de alguns corpos estelares, como anãs vermelhastêm explosões muito mais poderosas e frequentes que o sol.
“Uma perspectiva interessante é saber se este mecanismo acontece em todas as erupções e noutras estrelas em chamas,” disse Janvier.
Os resultados das observações da Solar Orbiter da erupção de 30 de setembro de 2024 foram publicados em 21 de janeiro na revista Astronomia e Astrofísica.
