Observações contestam modelo-padrão das explosões solares

Com informações da Agência Fapesp - 19/08/2024

A descrição científica atual das explosões solares não está correta, não batendo com os dados observacionais.
[Imagem: Simões et al. - 10.1093/mnras/stae1511]

Explosões solares

O modelo-padrão - o paradigma científico vigente, mais aceito pela larga maioria dos cientistas - sobre as explosões solares não bate com as observações, o que significa que ele está incorreto ou, no mínimo, incompleto.

Os fenômenos envolvidos são as explosões solares, eventos extremamente intensos que ocorrem na atmosfera do Sol, com durações que variam de minutos a algumas horas.

Segundo o modelo-padrão, a energia que desencadeia tais fenômenos seria transportada por elétrons acelerados que se precipitam da região de reconexão magnética na coroa para a cromosfera - a parte exterior do Sol é dividida em fotosfera (cerca de 300km), cromosfera (10.000km acima da fotosfera) e coroa (13 milhões de km acima da cromosfera).

Por meio de colisões, esses elétrons depositariam a energia na cromosfera, causando aquecimento e ionização do plasma e intensa radiação em várias faixas do espectro eletromagnético. As regiões de deposição da energia são chamadas de "pés" dos arcos da explosão e normalmente aparecem em pares magneticamente conectados.

Para testar a validade do modelo-padrão, uma equipe liderada pelo professor Paulo Simões, da Universidade Presbiteriana Mackenzie, em São Paulo, comparou resultados de simulações computacionais construídas a partir do modelo com dados de observação coletados pelo telescópio McMath-Pierce durante uma erupção particularmente forte (SOL2014-09-24T17:50).

O foco do estudo era medir o lapso temporal na emissão de radiação em infravermelho (IR) de duas daquelas fontes cromosféricas pareadas, os dois pés do arco magnético. Mas os resultados não bateram.

"Encontramos uma importante diferença entre o dado fornecido pela observação telescópica e o comportamento previsto pelo modelo. Na observação telescópica, os pés de arco pareados aparecem como duas regiões intensamente luminosas na cromosfera solar. Como os elétrons incidentes partem da mesma região da coroa e percorrem trajetórias semelhantes, seria de esperar, com base no modelo, que as duas manchas brilhassem quase que simultaneamente na cromosfera. Não foi isso, porém, que a observação telescópica mostrou. Houve um atraso de 0,75 segundo entre um brilho e outro," contou Paulo.

Anatomia do Sol.
[Imagem: ESA]

É preciso reformular o modelo-padrão

Um retardo de 0,75 segundo talvez pareça irrelevante, mas, considerando todas as configurações geométricas possíveis, os pesquisadores constataram que, com base no modelo-padrão, o atraso máximo seria de 0,42 segundo. O número real é expressivamente maior. "Todos os cenários baseados nas simulações apresentaram diferenças de tempo muito menores do que as obtidas pela observação telescópica", disse o pesquisador.

Um dos cenários testados foi o de espiralização e aprisionamento magnético dos elétrons na coroa. A expectativa era a de que, quanto maior fosse a diferença das intensidades dos campos magnéticos entre os pés de arcos, maior seria o atraso de tempo na penetração dos elétrons na cromosfera. "Porém, a análise dos dados observacionais em raios X mostrou intensidades muito semelhantes originadas nos pés dos arcos, indicando quantidades parecidas de deposição de elétrons nessas regiões. Portanto, não estava aí a causa do atraso observado nas emissões", afirma o pesquisador.

As simulações radiativo-hidrodinâmicas também mostraram que os tempos de ionização e recombinação na cromosfera são rápidos demais para explicar o atraso. "O resultado das simulações mostrou que, com a penetração dos elétrons acelerados, a ionização e geração da emissão no infravermelho são quase instantâneas e, portanto, incapazes de explicar o atraso de 0,75 segundo entre as emissões dos pés de arco," disse Paulo.

Em resumo, nenhum dos processos descritos pelo modelo-padrão e inseridos na simulação consegue explicar os dados observacionais. Diante disso, a conclusão dos pesquisadores foi até certo ponto óbvia: É preciso reformular o modelo-padrão.

"O atraso temporal observado entre as fontes cromosféricas desafia o modelo-padrão de transporte de energia por feixes de elétrons. A existência de um atraso maior sugere que outros mecanismos de transporte de energia podem estar em jogo. Mecanismos como ondas magnetossônicas, transporte condutivo ou outras formas de transporte de energia podem ser necessários para explicar o atraso observado. Esses mecanismos adicionais precisam ser considerados para uma compreensão completa das erupções solares," concluiu a equipe.

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