Tecnologia Científica

Um novo olhar sobre as manchas solares
Em um novo estudo, os cientistas analisaram as manchas solares - manchas escuras no Sol causadas por seu campo magnético - em baixa resolução, como se estivessem a trilhões de quilômetros de distância.
Por Mara Johnson-Groh - 10/10/2020


Uma das maiores manchas solares vistas no início de janeiro de 2014, conforme capturado pelo Solar Dynamics Observatory da NASA. Uma imagem da Terra foi adicionada para escala. Crédito: NASA / SDO

A extensa frota de espaçonaves da NASA permite que os cientistas estudem o Sol de muito perto - uma das espaçonaves da agência está até mesmo a caminho de voar através da atmosfera externa do Sol. Mas, às vezes, dar um passo para trás pode fornecer uma nova visão.

Em um novo estudo, os cientistas analisaram as manchas solares - manchas escuras no Sol causadas por seu campo magnético - em baixa resolução, como se estivessem a trilhões de quilômetros de distância. O resultado foi uma visão simulada de estrelas distantes , o que pode nos ajudar a entender a atividade estelar e as condições de vida em planetas orbitando outras estrelas.

"Queríamos saber como seria uma região de manchas solares se não pudéssemos resolvê-la em uma imagem", disse Shin Toriumi, principal autor do novo estudo e cientista do Instituto de Ciência Espacial e Astronáutica da JAXA. "Então, usamos os dados solares como se viessem de uma estrela distante para ter uma conexão melhor entre a física solar e a física estelar."

As manchas solares costumam ser precursoras das erupções solares - explosões intensas de energia da superfície do Sol - portanto, monitorar as manchas solares é importante para entender por que e como as erupções ocorrem. Além disso, compreender a frequência de erupções em outras estrelas é uma das chaves para entender sua chance de abrigar vida. Ter alguns flares pode ajudar a construir moléculas complexas como RNA e DNA a partir de blocos de construção mais simples. Mas muitos foguetes fortes podem destruir atmosferas inteiras, tornando um planeta inabitável.

Para ver como seria uma mancha solar e seu efeito na atmosfera solar em uma estrela distante, os cientistas começaram com dados de alta resolução do Sol do Observatório Solar Dynamics da NASA e da missão Hinode da JAXA / NASA. Ao somar toda a luz em cada imagem, os cientistas converteram as imagens de alta resolução em pontos de dados únicos. Colocando pontos de dados subsequentes juntos, os cientistas criaram gráficos de como a luz mudava conforme a mancha solar passava pela face giratória do Sol. Esses gráficos, que os cientistas chamam de curvas de luz, mostraram como seria uma mancha solar que passasse no Sol se estivesse a muitos anos-luz de distância.
 
"O Sol é a nossa estrela mais próxima. Usando satélites de observação solar, podemos determinar assinaturas na superfície a 160 quilômetros de largura", disse Vladimir Airapetian, coautor do novo estudo e astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Em outras estrelas, você pode obter apenas um pixel mostrando toda a superfície, então queríamos criar um modelo para decodificar a atividade em outras estrelas."

O novo estudo, publicado no Astrophysical Journal , olhou para casos simples onde há apenas um grupo de manchas solares visíveis em toda a face do sol. Embora as missões da NASA e JAXA tenham continuamente reunido observações do Sol por mais de uma década, esses casos são bastante raros. Normalmente, existem várias manchas solares - como durante o máximo solar, para o qual estamos nos movendo agora - ou nenhuma. Em todos os anos de dados, os cientistas encontraram apenas um punhado de exemplos de apenas um grupo de manchas solares isolado.

Estudando esses eventos, os cientistas descobriram que as curvas de luz diferiam quando mediam diferentes comprimentos de onda. Na luz visível, quando uma mancha solar singular aparece no centro do Sol, o Sol fica mais escuro. No entanto, quando o grupo de manchas solares está perto da borda do Sol, ele é realmente mais brilhante devido às faculae - características magnéticas brilhantes em torno das manchas solares - porque, perto da borda, as paredes quentes de seus campos magnéticos quase verticais se tornam cada vez mais visíveis.

Os cientistas também observaram as curvas de luz em raios-X e luz ultravioleta , que mostram a atmosfera acima das manchas solares. Como as atmosferas acima das manchas solares são aquecidas magneticamente, os cientistas descobriram que há brilho em alguns comprimentos de onda. No entanto, os cientistas também descobriram inesperadamente que o aquecimento também poderia causar um escurecimento da luz proveniente da atmosfera de baixa temperatura. Essas descobertas podem fornecer uma ferramenta para diagnosticar os ambientes de manchas nas estrelas.

"Até agora, fizemos os melhores cenários, onde há apenas uma mancha solar visível", disse Toriumi. "Em seguida, estamos planejando fazer alguns modelos numéricos para entender o que acontece se tivermos várias manchas solares."

Ao estudar a atividade estelar em estrelas jovens em particular, os cientistas podem ter uma ideia de como pode ter sido nosso jovem Sol. Isso ajudará os cientistas a entender como o jovem Sol - que no geral era mais escuro, mas ativo - impactou Vênus, Terra e Marte em seus primeiros dias. Também pode ajudar a explicar por que a vida na Terra começou há quatro bilhões de anos, que alguns cientistas especulam estar ligada à intensa atividade solar.

O estudo de estrelas jovens também pode contribuir para a compreensão dos cientistas sobre o que desencadeia superflares - aquelas que são de 10 a 1000 vezes mais fortes do que as maiores vistas no Sol nas últimas décadas. Estrelas jovens são tipicamente mais ativas, com superflares acontecendo quase diariamente. Considerando que, em nosso Sol mais maduro, eles podem ocorrer apenas uma vez a cada mil anos ou mais.

Identificar jovens sóis que contribuem para sustentar planetas habitáveis ​​ajuda os cientistas que se concentram na astrobiologia, no estudo da evolução da origem e na distribuição da vida no universo. Vários telescópios de última geração em produção, que serão capazes de observar outras estrelas em raios-X e comprimentos de onda ultravioleta, poderiam usar os novos resultados para decodificar observações de estrelas distantes. Por sua vez, isso ajudará a identificar as estrelas com níveis apropriados de atividade estelar para toda a vida - e isso pode ser seguido por observações de outras próximas missões de alta resolução, como o Telescópio Espacial James Webb da NASA.

 

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