Brasileiros estudam ejeção de matéria pelo Sol

Com informações da Agência Fapesp - 10/12/2015

Um melhor entendimento do funcionamento do Sol está permitindo prever tempestades solares com 24 horas de antecedência.
[Imagem: N. P. Savani et al. (2015)]

Matéria solar

Embora o conhecimento do Sol tenha avançado muito com o lançamento de sondas espaciais dedicadas ao seu estudo, ainda há muito a se esclarecer quando à estrutura e à complexa dinâmica da atmosfera do Sol

Um desses aspectos ainda pouco compreendidos é a ejeção de matéria solar para o espaço interplanetário.

Trata-se de um fenômeno que interessa diretamente à humanidade, pois parte da matéria ejetada pode chegar à Terra e interferir nos processos terrestres, sobretudo nas telecomunicações.

Um estudo, conduzido por pesquisadores da Universidade do Vale do Paraíba (Univap), investigou a relação entre a ejeção de massa coronal (coronal mass ejection, CME), isto é, a expulsão de matéria da coroa do Sol, com a consequente produção de ondas de choque, que se propagam através da atmosfera solar.

Ejeção de massa coronal

"A ejeção de massa coronal produz a onda de choque, que se propaga pela atmosfera solar com velocidades de 200 a 2.000 quilômetros por segundo. E a perturbação desencadeada na atmosfera pela propagação da onda gera emissões eletromagnéticas em várias faixas de frequência. Tais emissões são, por assim dizer, as assinaturas da onda. Nossa pesquisa procurou correlacionar duas emissões eletromagnéticas diferentes: em rádio e em ultravioleta extremo", disse o professor Francisco Carlos Rocha Fernandes.

"Tentamos determinar em que altura da atmosfera solar são produzidas as ondas de choque e como elas se propagam. A densidade da atmosfera solar diminui com a altura. E a frequência da emissão depende da densidade do plasma local. Então, medindo a frequência, é possível calcular a densidade, e, por extensão, a altura," acrescentou seu colega Caius Lucius Selhorst.

A ejeção de massa coronal (CME) libera para o espaço interplanetário grande quantidade de matéria aquecida, constituída principalmente de elétrons e prótons e, em pequena porcentagem, também de íons de elementos mais pesados, como hélio, oxigênio e até ferro. Esse material, juntamente com o chamado "vento solar", se propaga até os confins da heliosfera, muito além da órbita de Plutão, a cerca de 100 vezes a distância entre a Terra e o Sol.

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Rearranjo do campo magnético

As CMEs parecem estar associadas a liberações súbitas de energia decorrentes do rearranjo do campo magnético na atmosfera solar. "São fenômenos recorrentes, que, em períodos de máxima atividade, ocorrem, na média, de duas a três vezes por dia. E, em períodos de baixa atividade, uma vez por semana," informou Selhorst.

A emissão eletromagnética observada na frequência de rádio não está associada à CME em si, mas à onda de choque que ela provoca ao se propagar pela atmosfera do Sol. "Essa onda de choque pode ser detectada por satélites na faixa do ultravioleta. O que obtivemos no trabalho foi uma boa associação temporal entre a expansão da onda de choque, detectada no ultravioleta extremo e o evento em rádio", detalhou Rafael Douglas Cunha da Silva, primeiro autor do trabalho.

Essa associação é importante porque apenas no ultravioleta não é possível observar a produção e a propagação da onda de choque de maneira precisa, uma vez que os equipamentos utilizados, como os satélites gêmeos Stereo, têm resolução temporal da ordem de cinco minutos. Já os dados em rádio têm resolução temporal da ordem de milissegundos.

O observatório SDO foi lançado pela NASA para estudar o Sol.
[Imagem: NASA]

"A nova geração de instrumentos a bordo de satélites melhorou muitíssimo a resolução temporal de detecção em ultravioleta extremo. O detector AIA, a bordo do satélite SDO, lançado em 2010, obtém imagens do Sol inteiro a cada 12 segundos. Isso torna bem fácil a identificação dos eventos. Porém, ainda resta o problema de a imagem obtida ser uma projeção bidimensional de um evento tridimensional", ponderou Selhorst.

"Por isso, a utilização de espectros em rádio ainda é um dos principais métodos de observação indireta da formação de ondas de choque coronais, em especial daquelas produzidas por expansão inicial de CMEs. A análise desses espectros permite estimar a altura da atmosfera solar onde ocorre a radioemissão. E também a direção, radial ou oblíqua, da fonte emissora", prosseguiu o pesquisador.

Superfície do Sol

A maior parte das ejeções origina-se relativamente perto da "superfície" do Sol. "Superfície" é, obviamente, um modo de dizer. O que chamamos de "superfície" é, de fato, a região na qual a emissão na luz visível se torna opaca, impedindo a observação da estrutura interna do Sol.

Acima dessa superfície opaca, inicia-se a atmosfera solar propriamente dita, constituída por três camadas distintas: a fotosfera, a cromosfera e a coroa. Entre a cromosfera e a coroa solar, existe uma estreita "região de transição", onde a temperatura e a densidade do plasma mudam drasticamente.

A coroa solar é tão rarefeita que só pode ser observada durante os eclipses totais do Sol. Para melhor estudar os fenômenos que nela ocorrem, simula-se um eclipse, colocando-se um anteparo (coronógrafo) para bloquear a emissão das camadas mais baixas da atmosfera solar.

"Quando estudamos o Sol por meio de um instrumento mais convencional, como o coronógrafo, não conseguimos detectar o ponto em que as ondas de choque são geradas, porque o anteparo do coronógrafo esconde não apenas o disco solar, mas também parte de sua atmosfera. Já no estudo em ultravioleta extremo e em rádio, essa obstrução não ocorre. E se torna possível observar o início da propagação da onda de choque em regiões bem próximas da superfície", concluiu Selhorst.

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