Cientistas encontram explosões solares atípicas; entenda

Última Atualização 19/08/2024

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Explosões solares são eventos extremamente intensos que ocorrem na atmosfera do Sol com durações que variam de minutos a algumas horas. Segundo o protótipo padrão, a pujança que desencadeia tais fenômenos é transportada por elétrons acelerados que se precipitam da região de reconexão magnética na grinalda para a cromosfera.

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

Para testar a validade do protótipo padrão, um estudo recente comparou resultados de simulações computacionais baseadas no protótipo com dados de reparo fornecidos pelo telescópio McMath-Pierce durante a erupção SOL2014-09-24T17:50. O foco do estudo foi medir o lapso temporal na emissão de radiação em infravermelho (IR) de duas fontes cromosféricas pareadas. O trabalho foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Encontramos uma importante diferença entre o oferecido fornecido pela reparo telescópica e o comportamento previsto pelo protótipo. Na reparo telescópica, os pés de círculo pareados aparecem uma vez que duas regiões intensamente luminosas na cromosfera solar. Porquê os elétrons incidentes partem da mesma região da grinalda e percorrem trajetórias semelhantes, seria de esperar, com base no protótipo, que as duas manchas brilhassem quase que simultaneamente na cromosfera. Não foi isso, porém, que a reparo telescópica mostrou. Houve um tardada de 0,75 segundo entre um fulgor e outro”, diz Paulo José de Aguiar Simões, professor da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie, pesquisador do Meio de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie e primeiro responsável do cláusula.

Um tardada de 0,75 segundo talvez pareça irrelevante, mas, considerando todas as configurações geométricas possíveis, os pesquisadores constataram que, com base no protótipo, o tardada sumo seria de 0,42 segundo. O número real é expressivamente maior.

“Utilizamos uma técnica estatística sofisticada para inferir as diferenças de tempo das emissões dos pés de arcos, e o chamado Método Monte Carlo para prezar as incertezas desses valores. Ou por outra, os resultados foram testados por simulações de transportes de elétrons e por simulações radiativo-hidrodinâmicas. Por meio de todos esses recursos, pudemos erigir diferentes cenários para o tempo de voo dos elétrons da grinalda até a cromosfera e o tempo de produção da radiação no infravermelho. Todos os cenários baseados nas simulações apresentaram diferenças de tempo muito menores do que as obtidas pela reparo telescópica”, informa Simões.

Um dos cenários testados foi o de espiralização e aprisionamento magnético dos elétrons na grinalda. “Usando simulações de transportes de elétrons, exploramos cenários de assimetria magnética entre os pés dos arcos. A expectativa era a de que, quanto maior fosse a diferença das intensidades dos campos magnéticos entre os pés de arcos, maior seria o tardada de tempo na penetração dos elétrons na cromosfera. Isso deveria provocar também maior discrepância na quantidade de elétrons que atingissem a cromosfera, devido ao efeito de aprisionamento magnético. Porém, a estudo 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 motivo do tardada 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 tardada. “Simulamos o tempo de geração das emissões no infravermelho. Além de calcular o transporte dos elétrons até a cromosfera, também calculamos suas deposições de pujança e as consequências que produzem no plasma: aquecimento; expansão; ionização e recombinação de átomos de hidrogênio e hélio; radiação produzida no lugar, que tem o efeito de liberar o excesso de pujança. A radiação no infravermelho é produzida uma vez que resultado do aumento da densidade de elétrons no meio cromosférico, uma consequência da ionização do hidrogênio, originalmente em estado neutro no plasma. 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 tardada de 0,75 segundo entre as emissões dos pés de círculo”, detalha Simões.

Em resumo, nenhum dos processos simulados a partir do protótipo deu conta de explicar o oferecido observado. Diante disso, a epílogo dos pesquisadores foi até patente ponto óbvia: é preciso reformular o protótipo padrão. Pois é mal a ciência procede.

“O tardada temporal observado entre as fontes cromosféricas desafia o protótipo padrão de transporte de pujança por feixes de elétrons. A existência de um tardada maior sugere que outros mecanismos de transporte de pujança podem estar em jogo. Mecanismos uma vez que ondas magnetossônicas, transporte condutivo ou outras formas de transporte de pujança podem ser necessários para explicar o tardada observado. Esses mecanismos adicionais precisam ser considerados para uma compreensão completa das erupções solares”, sintetiza o cláusula.

O estudo recebeu escora da FAPESP por meio de dois projetos (13/24155-3 e 22/15700-7).

O cláusula Precise timing of solar flare footpoint sources from mid-infrared observations pode ser acessado em: https://academic.oup.com/mnras/article/532/1/705/7699879