Ciclo Solar Sol há mais de 10 anos
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Imagens do Sol ao longo de 10 anos revelam como a atividade da estrela aumenta e diminui ao longo do tempo. Crédito: A missão Yohkoh do ISAS, Japão, e NASA, Estados Unidos

Novas pesquisas sugerem que o dínamo solar, responsável pelos ciclos solares e pelas manchas solares, começa nas camadas externas do sol. Isto desafia teorias mais antigas de origem mais profunda e oferece insights sobre os padrões previsíveis da atividade solar.

Uma equipa de cientistas solares descobriu os possíveis originais do motor que impulsiona grande parte da natureza volátil do Sol – gerando as manchas solares que se movem como nuvens de tempestade sobre a superfície e fazendo com que os níveis de atividade do Sol aumentem e diminuam ao longo de ciclos de 11 anos.

O segredo por trás deste motor, também conhecido como “dínamo solar”, pode estar entre os mais antigos “problemas não resolvidos da física”, disse Benjamin Brown, físico solar da CU Boulder.

Novos insights sobre o comportamento solar

Na sua investigação inovadora, Brown e os seus colegas usaram equações matemáticas para simular o comportamento do Sol, argumentando que o dínamo pode começar nas camadas mais externas da estrela – e não nas profundezas do seu interior, como muitos cientistas acreditaram durante décadas.

É uma busca que, em muitos aspectos, começou com o famoso astrônomo Galileu Galilei em 1612 DC

Ilustração do campo magnético do Sol
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Esta ilustração apresenta uma representação dos campos magnéticos do Sol sobre uma imagem capturada pelo Solar Dynamics Observatory da NASA. A complexa sobreposição de linhas pode ensinar aos cientistas como o magnetismo do Sol muda em resposta ao movimento constante dentro e fora do Sol. Crédito: NASA/SDO/AIA/LMSAL

“Galileu observou as manchas solares pela primeira vez há 400 anos e aprendeu bastante sobre elas, incluindo como se movem sobre a superfície do Sol”, disse Brown, coautor da pesquisa e professor associado do Departamento de Ciências Astrofísicas e Planetárias. . “Mas ele não conseguia descobrir de onde eles vieram. Temos lutado com a questão desde então.”

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Contexto histórico e descobertas atuais

A equipe de pesquisadores, liderada por Geoffrey Vasil, da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido, publicou recentemente suas descobertas na revista Natureza. Os co-autores do estudo incluíram Keith Julien, um matemático aplicado da CU Boulder que morreu em abril após uma curta doença.

As descobertas dependem do dínamo, o termo para a complexa física e química do Sol que produz os seus campos magnéticos selvagens. A Terra possui o seu próprio dínamo que alimenta o campo magnético do planeta – a razão pela qual todas as bússolas no solo apontam para o norte.

Desenho de manchas solares de John of Worcester
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Desenho de uma mancha solar por John de Worcester em 1128 DC

O funcionamento interno do sol é muito importante para as pessoas, disse Brown. O dínamo do Sol gera tempestades solares que, entre outras coisas, representam riscos para as redes elétricas humanas. Essas tempestades também causaram as auroras que apareceram nos céus dos Estados Unidos no início deste mês.

Para os pesquisadores, o estudo representa uma conquista que vem sendo realizada há décadas.

“Geoff Vasil e eu temos pensado nessas ideias desde que éramos estudantes de graduação na CU Boulder, há 20 anos”, disse Brown.

Dínamo Solar: Previsível, mas Caótico

Em geral, os cientistas concordam que o dínamo solar começa na “zona de convecção” do Sol, ou aproximadamente no terço exterior do seu interior. Lá, plumas de partículas quentes e carregadas, conhecidas como plasmasuba em direção à superfície.

Embora o campo magnético da Terra seja praticamente uniforme, a agitação do plasma em toda a zona de convecção do Sol deforma e torce as linhas do campo magnético em um padrão que se parece com uma tigela de macarrão.

Keith Julien
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Keith Julien. Crédito:

Apesar desse caos, o dínamo solar alimenta um comportamento que é surpreendentemente previsível, disse Brown. A cada 11 anos, aproximadamente, o Sol passa de um período de baixa atividade, quando as manchas solares aparecem com menos frequência, para um período de atividade frenética, quando as manchas solares abundam – depois ele muda e começa tudo de novo. Neste momento, a atividade do sol está frenética.

“Você poderia praticamente definir um calendário para o dínamo solar”, disse ele. “Como é tão selvagem e ao mesmo tempo tão ordenado?”

Dançarinos giratórios

Para descobrir, os pesquisadores primeiro precisam saber exatamente onde o dínamo começa no Sol. Na década de 1990, os cientistas propuseram que o dínamo emergiu cerca de 210.000 quilómetros abaixo da superfície do Sol – uma teoria apelidada de “dínamo nas profundezas”.

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Essa noção, no entanto, tem dificuldade em explicar a ordem que emerge do caos do Sol. Em vez disso, Vasil, Brown e seus colegas recorreram a um fenômeno na física chamado “instabilidade magnetorotacional”. É uma espécie de desequilíbrio que se forma sempre que os campos magnéticos interagem com plasmas rotativos, onde esses fluxos se movem mais rapidamente à medida que você se aprofunda.

“É como se parceiros de dança se girassem enquanto seguravam os braços”, disse Brown.

Os investigadores há muito que examinam como este fenómeno surge nos discos de gases quentes que circundam os buracos negros. Seu papel no sol é menos claro.

No presente estudo, Vasil, Brown e os seus colegas realizaram uma série de cálculos em computadores para estudar como tal instabilidade poderia influenciar a atividade do Sol. Eles descobriram que o processo poderia facilmente agitar o interior do Sol para formar o dínamo solar e explicar como começam os ciclos de 11 anos. Essa física também ocorreria nos 10% exteriores do Sol, ou a apenas 32 mil quilômetros da superfície. O dínamo solar, em outras palavras, pode ser poderoso, mas também é um pouco superficial.

Direções Futuras e Legado

Os pesquisadores têm muito trabalho a fazer antes de poderem libertar-se totalmente do dínamo da teoria profunda. Mas Brown tem esperança de que o estudo possa tornar-se o seu próprio dínamo – gerando uma onda de novas pesquisas neste campo.

Vasil acrescentou que o trabalho é uma homenagem ao seu colega e amigo Julien.

Como estudante de doutorado na CU Boulder, “meus orientadores e mentores foram Nic Brummell, Juri Toomre e Keith Julien”, disse Vasil. “Lembro-me de ter tido pela primeira vez um momento de ‘ah, isso é engraçado’ sobre a instabilidade do Sol perto da superfície, numa manhã de 2004, enquanto folheava um livro de astrofísica. Keith foi a primeira pessoa a quem literalmente corri para contar sobre isso. Ele foi um amigo fantástico todos esses anos. Ele apoiou ideias e incentivou uma geração de jovens pesquisadores enérgicos, como eu era naquela época. É surpreendente que ele não esteja mais aqui. Mas ele ficou emocionado com o fato de esse trabalho ter acontecido e ser publicado na Nature. O lado bom é que suas ideias e personalidade viverão no número surpreendente de pessoas que ele inspirou ao longo dos anos.”

Para mais informações sobre esta pesquisa:

Referência: “O dínamo solar começa perto da superfície” por Geoffrey M. Vasil, Daniel Lecoanet, Kyle Augustson, Keaton J. Burns, Jeffrey S. Oishi, Benjamin P. Brown, Nicholas Brummell e Keith Julien, 22 de maio de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07315-1



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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.