Se você gostou da exibição de aurora boreal deste verão, agradeça à corona do Sol. A corona é a camada externa do Sol e é a fonte da maioria do clima espacial, incluindo auroras. As auroras boreais são espetáculos de luz benignos, mas nem todo clima espacial produz exibições tão inofensivas; algumas delas são perigosas e destrutivas.
Em um esforço para entender o clima espacial e a coroa solar, a National Science Foundation apontou o telescópio solar mais poderoso do mundo, o Telescópio Solar Daniel K. Inouye, para a coroa para mapear seus campos magnéticos.
O clima espacial afeta a magnetosfera, ionosfera, termosfera e exosfera da Terra. Inclui erupções solares, ejeções de massa coronal (CME) e o vento solar.
Explosões solares são explosões poderosas de energia eletromagnética que podem danificar satélites e interromper comunicações de rádio e são frequentemente associadas a manchas solares. CMEs são ejeções de plasma da corona que colidem com a magnetosfera, causando tempestades geomagnéticas e auroras e, quando poderosas o suficiente, interrompendo as redes de energia. vento solar é um fluxo constante de partículas carregadas que flui da coroa solar e causa auroras. Como o vento solar nunca para, ele também pode mudar a órbita dos satélites.
A coroa solar é feita de plasma e, embora seja bastante fraca, é muito quente.
Os cientistas sabem o grande papel que a coroa solar desempenha no clima espacial, mas não entendem como os campos magnéticos do Sol o conduzem. No entanto, o Telescópio Solar Daniel K. Inouye (DKIST) mapeou com sucesso o campo magnético da corona pela primeira vez. Entender o campo magnético é essencial para entender e prever o clima espacial.
Os resultados estão em um novo artigo intitulado “Mapeando o campo magnético coronal do Sol usando o efeito Zeeman.“Foi publicado na revista Science Advances, e o autor principal é Thomas Schad, astrônomo associado do Observatório Solar Nacional, a organização que opera o DKIST.
“Esta descoberta promete melhorar significativamente nossa compreensão da atmosfera solar e sua influência em nosso sistema solar.”
Thomas Schad, NSO
Thomas Schad é o autor principal do novo artigo, mas trabalha com o DKIST há vários anos. um artigo de 2023Schad e seus coautores explicaram que “A possibilidade de medir campos magnéticos coronais a partir da polarização circular induzida pelo efeito Zeeman tem sido um objetivo geracional para entender a atmosfera externa do Sol”.
Para fazer isso, o DKIST conta com um de seus instrumentos primários, o Cryogenic Near-Infrared Spectropolarimeter (cryo-NIRSP). O Cryo-NIRSP é especialmente adequado para observações polarimétricas da coroa solar. Em 2023, Schad e seus coautores explicaram que “Um dos principais objetivos do Cryo-NIRSP é medir rotineiramente e sensivelmente intensidades coronais, velocidades, densidades e campos magnéticos com resolução temporal, espacial e polarimétrica sem precedentes.”
O efeito Zeeman permite que o DKIST meça os campos observando a divisão da linha espectral. As linhas espectrais são como “impressões digitais” e resultam da absorção ou emissão de luz por átomos ou moléculas específicas. Na presença de um campo magnético estático, as linhas espectrais são divididas. A divisão dá aos pesquisadores uma visão das propriedades magnéticas do Sol.
Astrônomos tentaram estudar o efeito Zeeman e a divisão de linhas espectrais no passado, mas as observações careciam de detalhes e regularidade. O DKIST mudou isso.
O problema de observar a corona do Sol é sua fraqueza em comparação ao resto do Sol. A corona é cerca de um milhão de vezes mais fraca que o disco solar, e a corona só era observável durante um eclipse solar. O DKIST usa a coronografia para criar eclipses artificiais, trazendo a corona para a vista. Isso permite que o telescópio veja os sinais polarizados extremamente fracos, que são espantosamente um bilhão de vezes mais fracos que o disco.
“A conquista do Inouye em mapear os campos magnéticos coronais do Sol é uma prova do design inovador e das capacidades deste observatório único e pioneiro”, disse Schad. “Esta descoberta promete aumentar significativamente nossa compreensão da atmosfera solar e sua influência em nosso sistema solar.”
Ejeções de Massa Coronal são o tipo mais perigoso de clima espacial. A magnetosfera da Terra tem um efeito protetor, mas CMEs podem colidir com ela e sobrecarregá-la, criando uma tempestade geomagnética. A tempestade geomagnética mais poderosa que conhecemos é a Evento Carrington de 1859. Naquela época, o telégrafo dos EUA era novo, e a tempestade desativou partes dele. Também começou incêndios e feriu algumas pessoas.
Em nossa era moderna de satélites, uma tempestade tão poderosa pode ser devastadora. Se pudermos prevê-las, podemos fortalecer nossos satélites e redes de energia e minimizar os efeitos. Ao entender como os campos magnéticos coronais do Sol funcionam, os cientistas esperam ser capazes de antecipar quando uma CME poderosa está vindo em nossa direção.
“Assim como mapas detalhados da superfície e da atmosfera da Terra permitiram previsões meteorológicas mais precisas, este mapa emocionantemente completo dos campos magnéticos na coroa solar nos ajudará a prever melhor as tempestades solares e o clima espacial”, disse a Dra. Carrie Black, diretora do programa NSF para o NSO. “As forças invisíveis, mas fenomenalmente poderosas, capturadas neste mapa impulsionarão a física solar ao longo do próximo século e além.”
“Reconstruir a distribuição 3D do plasma coronal e seus estresses magnéticos incorporados continua sendo essencial para entender a energética coronal”, explicam os autores em sua pesquisa. “Esses primeiros mapas relatados do efeito Zeeman coronal, possibilitados pelo DKIST, revelam a riqueza de informações que os diagnósticos polarimétricos fornecem para a coroa solar, particularmente para seu principal condutor: o campo magnético.”
Esses resultados vão além do Sol e do clima espacial local. Esse conhecimento detalhado construirá nossa compreensão das estrelas em geral.
“Mapear a força do campo magnético na corona é um avanço científico fundamental, não apenas para a pesquisa solar, mas para a astronomia em geral”, disse o diretor do NSO, Christoph Keller. “Este é o início de uma nova era em que entenderemos como os campos magnéticos das estrelas afetam os planetas, aqui em nosso próprio sistema solar e nos milhares de sistemas exoplanetários que conhecemos agora.”
