Solar Orbiter rastreia elétrons super-rápidos de volta ao sol

A missão Solar Orbiter , liderada pela Agência Espacial Europeia, dividiu o fluxo de partículas energéticas lançadas no espaço pelo Sol em dois grupos, cada um deles atribuindo origem a um tipo diferente de explosão da nossa estrela.

A Solar Orbiter observou mais de 300 explosões de "Elétrons Solares Energéticos" entre novembro de 2020 e dezembro de 2022. Pela primeira vez, vemos claramente a conexão entre os elétrons energéticos no espaço e suas fontes no Sol. Os elétrons energéticos são lançados por duas fontes distintas: erupções solares e ejeções de massa coronal. As erupções solares liberam explosões rápidas de elétrons energéticos, enquanto as ejeções de massa coronal liberam ondas maiores de elétrons energéticos de forma mais gradual. O resultado foi publicado na Astronomy & Astrophysics , como parte de um catálogo público de eventos de Elétrons Solares Energéticos observados pela Solar Orbiter. Crédito: ESA e NASA/Solar Orbiter/STIX e EPD.

O Sol é o acelerador de partículas mais energético do sistema solar . Ele produz elétrons a velocidades próximas à da luz e os lança no espaço, inundando o sistema solar com os chamados "Elétrons Solares Energéticos" (EES).

Os pesquisadores agora usaram o Solar Orbiter para identificar a fonte desses elétrons energéticos e rastrear o que vemos no espaço até o que realmente está acontecendo no Sol.

Em um artigo publicado na Astronomy & Astrophysics , eles explicam que encontraram dois tipos de SEE com histórias claramente distintas: uma conectada a intensas erupções solares (explosões de pequenas áreas da superfície do sol) e outra a erupções maiores de gás quente da atmosfera do sol (conhecidas como ejeções de massa coronal, ou CMEs).

"Vemos uma divisão clara entre eventos de partículas 'impulsivos', onde esses elétrons energéticos se afastam da superfície do sol em explosões por meio de erupções solares, e eventos 'graduais' associados a CMEs mais prolongadas, que liberam uma onda maior de partículas em períodos mais longos", afirma o autor principal Alexander Warmuth, do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), na Alemanha.

Uma conexão mais clara

Embora os cientistas soubessem da existência de dois tipos de eventos SEE, a Solar Orbiter conseguiu medir um grande número de eventos e olhar muito mais perto do sol do que outras missões, para revelar como eles se formam e deixam a superfície da nossa estrela.

"Só conseguimos identificar e compreender esses dois grupos observando centenas de eventos a diferentes distâncias do Sol com múltiplos instrumentos — algo que só a Solar Orbiter consegue fazer", acrescenta Warmuth. "Ao nos aproximarmos tanto da nossa estrela, pudemos medir as partículas em um estado inicial 'puro' e, assim, determinar com precisão a hora e o local em que surgiram no Sol."

Atrasos de voos

Os pesquisadores detectaram os eventos SEE a diferentes distâncias do Sol. Isso lhes permitiu estudar o comportamento dos elétrons enquanto viajam pelo sistema solar, respondendo a uma pergunta persistente sobre essas partículas energéticas.

Quando avistamos uma erupção ou uma ejeção de massa coronal (EMC), geralmente há um atraso aparente entre o que vemos acontecendo no Sol e a liberação de elétrons energéticos para o espaço. Em casos extremos, as partículas parecem levar horas para escapar. Por quê?

"Acontece que isso está pelo menos em parte relacionado à maneira como os elétrons viajam pelo espaço — pode haver um atraso na liberação, mas também um atraso na detecção", diz a coautora e pesquisadora da ESA Laura Rodríguez-García.

"Os elétrons encontram turbulência, se espalham em diferentes direções e assim por diante, então não os detectamos imediatamente. Esses efeitos se acumulam à medida que nos afastamos do Sol."

O espaço entre o Sol e os planetas do sistema solar não é vazio. Um vento de partículas carregadas emana do Sol constantemente, arrastando consigo o campo magnético solar. Ele preenche o espaço e influencia a forma como os elétrons energéticos viajam; em vez de poderem ir para onde quiserem, eles são confinados, dispersos e perturbados por esse vento e seu magnetismo.

O estudo cumpre um objetivo importante do Solar Orbiter: monitorar continuamente nossa estrela e seus arredores para rastrear partículas ejetadas até suas fontes no sol.

"Graças à Solar Orbiter, estamos conhecendo nossa estrela melhor do que nunca", afirma Daniel Müller, Cientista de Projeto da ESA para a Solar Orbiter. "Durante seus primeiros cinco anos no espaço, a Solar Orbiter observou uma riqueza de eventos de Elétrons Energéticos Solares. Como resultado, conseguimos realizar análises detalhadas e montar um banco de dados exclusivo para a comunidade mundial explorar."

Mantendo a Terra segura

Crucialmente, a descoberta é importante para a nossa compreensão do clima espacial, onde previsões precisas são essenciais para manter nossas naves espaciais operacionais e seguras. Um dos dois tipos de eventos SEE é mais importante para o clima espacial: aquele conectado às CMEs, que tendem a conter mais partículas de alta energia e, portanto, ameaçam causar muito mais danos. Por isso, ser capaz de distinguir entre os dois tipos de elétrons energéticos é extremamente relevante para a nossa previsão.

"Conhecimentos como esse da Solar Orbiter ajudarão a proteger outras espaçonaves no futuro, permitindo-nos entender melhor as partículas energéticas do sol que ameaçam nossos astronautas e satélites", acrescenta Daniel.

"A pesquisa é um ótimo exemplo do poder da colaboração — ela só foi possível devido à experiência combinada e ao trabalho em equipe de cientistas europeus, equipes de instrumentos de todos os Estados-membros da ESA e colegas dos EUA."

Olhando para o futuro, a missão Vigil da ESA será pioneira em uma abordagem revolucionária, observando operacionalmente o "lado" do Sol pela primeira vez, revelando insights contínuos sobre a atividade solar. Com lançamento previsto para 2031, a missão Vigil detectará eventos solares potencialmente perigosos antes que eles apareçam na Terra, fornecendo-nos conhecimento antecipado sobre sua velocidade, direção e probabilidade de impacto.

Nossa compreensão de como nosso planeta responde a tempestades solares também será investigada mais a fundo com o lançamento da missão Smile da ESA no próximo ano. A missão Smile estudará como a Terra suporta o "vento" implacável e as explosões esporádicas de partículas ferozes lançadas pelo Sol em nossa direção, explorando como essas partículas interagem com o campo magnético protetor do nosso planeta.

Solar Orbiter é uma missão espacial de colaboração internacional entre a ESA e a NASA, operada pela ESA.

Phys.org