3593: O vento solar é mais quente do que o esperado (e cientistas já sabem porquê)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

(dr) NASA Scientific Visualization Studio / Anil Rao / University of Colorado / Maven / NASA GSFC
Impressão de artista do vento solar e das interações do campo magnético

O vento solar é a emissão contínua de partículas carregadas provenientes da coroa solar. Este plasma arrefece à medida que se expande pelo Espaço, mas não tanto como preveem as leis da termodinâmica.

Segundo o site IFLScience, pode estar por detrás disto um efeito mais complexo, e os cientistas já têm uma ideia do que será.

“Inicialmente, os investigadores pensaram que o vento solar tinha de arrefecer muito rapidamente à medida que se expandia do Sol, mas as medições de satélite mostram que, ao atingir a Terra, a sua temperatura é 10 vezes superior ao previsto. Logo, a questão fundamental é: Porque é que não arrefece?”, pergunta Stanislav Boldyrev, professor de Física da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, e autor do estudo publicado, no dia 14 de Abril, na revista científica PNAS.

A equipa de cientistas propõe um cenário que explica porque é que o vento solar não segue o padrão idealizado, apontando o dedo às interacções electromagnéticas entre os componentes do plasma. Os electrões, em particular, são os principais culpados.

As partículas libertadas pelo Sol são uma mistura de iões com carga positiva e electrões muito leves carregados negativamente. Estes tendem a escapar-se muito rapidamente da nossa estrela, com as partículas positivas seguindo atrás.

À medida que o vento solar se expande, tende a ter um pouco de carga eléctrica, com uma frente negativa e uma traseira positiva. Dado que cargas opostas se atraem, alguns dos electrões, que se movem mais devagar, diminuem ainda mais, ficando “presos” nessa expansão.

Para testar isto, os investigadores usaram a Mirror Machine, um tipo de reactor de fusão onde o plasma é mantido numa câmara, cuja entrada e saída são estranguladas, de modo que a grande maioria das partículas é reflectida de volta à câmara. O foco da equipa estava nas partículas que conseguiram escapar, e em como estavam a espalhar o calor.

Os cientistas descobriram que a população em fuga distribui o calor lentamente para a população aprisionada, logo, à medida que se movem rapidamente pelo vento solar, não perdem tanto calor como uma simples expansão termodinâmica sugere.

“Os nossos resultados correspondem com as medições do perfil de temperatura do vento solar e podem explicar porque é que a temperatura do electrão diminui com a distância tão lentamente”, acrescenta Boldyrev.

ZAP //

Por ZAP
24 Abril, 2020

 

spacenews

 

2402: Vento solar soprou dentro de um laboratório

CIÊNCIA

NASA
Os ventos solares transportam os isótopos de oxigénio da Terra para a Lua

Uma equipa de cientistas conseguiu reproduzir, dentro das quatro paredes de um laboratório, ventos solares, confirmando como se desenvolvem e proporcionando um novo modelo para o futuro estudo da física solar.

Os ventos solares são ouro para os cientistas, uma vez que perturbam a função dos satélites da Terra e criam as luzes das famosas auroras boreais. Estudá-los é o desejo de muitos físicos, nomeadamente os da equipa que levou a cabo esta experiência na Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.

O Sol é uma grande bola de plasma quente, um estado energético de matéria composto por gás ionizado. Quando gira, o plasma acompanha a rotação e esse movimento de plasma no núcleo solar produz um campo magnético que preenche a atmosfera solar. A uma certa distância do Sol, conhecida como superfície de Alfvén, esse campo magnético enfraquece e o plasma separa-se do Sol, criando, assim, o vento solar.

“Apesar de ser muito variável, há essencialmente dois tipos de vento solar: o rápido e o lento”, explica Ethan Peterson, estudante de Física da Universidade norte-americana e autor principal do estudo, publicado no fim do mês na Nature Physics.

“As missões dos satélites documentaram de onde vem o vento rápido. Por isso, estávamos a tentar esclarecer, na nossa investigação, a origem do vento lento e como evolui enquanto viaja em direcção à Terra”, acrescentou.

Apesar de Peterson e a sua equipa não terem acesso há grande bola de plasma, têm acesso a uma outra bola que acabou por ser fundamental nesta experiência: a Grande Bola Vermelha, uma esfera oca com três metros de largura, com um íman forte no centro e várias sondas no interior.

Durante a experiência, os cientistas bombearam gás hélio, ionizaram-no para criar plasma e aplicaram uma corrente eléctrica que, juntamente com o campo magnético, agitou o plasma, criando uma imitação quase perfeita do plasma rotativo e dos campos electromagnéticos do Sol.

Com um mini-Sol dentro do seu laboratório, os físicos foram capazes de fazer medições em vários pontos dentro da esfera, o que lhes permitiu estudar os fenómenos solares a 3 dimensões.

Um dos passos mais significativos foi a recriação da Espiral de Parker, um campo magnético que preenche todo o Sistema Solar. Por baixo da superfície de Alfvén, o campo magnético irradia directamente do Sol, mas a dinâmica do vento solar nessa superfície faz com que o campo magnético assuma uma forma em espiral.

“As medições de satélite são muito consistentes com o modelo da Espiral de Parker. No entanto, só conseguem provar um passo de cada vez, sendo incapazes de criar um mapa a grande escala, como o que podemos construir em laboratório”, explicou o líder da investigação, citado pelo EuropaPress. “As nossas medições confirmam a teoria de Parker.”

Além disso, os cientistas conseguiram também identificar a fonte do “arroto” do plasma do Sol, pequenas ejecções periódicas de plasma que alimentam o vento solar lento.

Com o plasma a girar, os físicos estudaram o campo magnético e a velocidade do plasma. Os dados identificaram uma região onde o plasma se movia rápido o suficiente e onde o campo magnético era muito fraco, o suficiente para fazer o plasma se desprender e expelir radialmente.

Estas ejecções são identificadas por satélites, mas os cientistas não sabiam o que as causava. “A nossa investigação conseguiu identificar como se desenvolvem estes ‘arrotos’”, disse Peterson.

Apesar de estas experiências na Terra serem um grande contributo, elas não substituem as missões no Espaço. A sonda solar Parker, lançada em agosto do ano passado, deverá cair abaixo da superfície de Alfvén e poderá fornecer medições preciosas do vento solar, nunca obtidas até hoje.

“O nosso trabalho mostra que experiências em laboratório também podem alcançar a física fundamental desses processos”, remata Ethan Peterson.

ZAP //

Por ZAP
3 Agosto, 2019