Quase um ano e meio em missão, a sonda Parker Solar Probe enviou muitos dados sobre o Sol e sua atmosfera. Cinco pesquisadores apresentaram novas descobertas adicionais da Parker Solar Probe, na reunião da União Geofísica Americana, no último 11 de dezembro de 2019. A pesquisa dessas equipes sugere os processos por trás dos dois fluxo contínuo de material - o vento solar - e tempestades solares menos frequentes que podem atrapalhar a tecnologia e pôr em risco os astronautas, juntamente com uma nova visão sobre a poeira espacial que cria a chuva de meteoros Geminídeas.
O vento solar é jovem
O vento solar carrega o campo magnético do Sol, moldando o clima espacial em todo o sistema solar, à medida que o sol percorre a velocidade de cerca de um milhão de quilômetros por hora. Alguns dos principais objetivos científicos da sonda Parker Solar Probe são identificar os mecanismos que enviam o vento solar fluindo para o espaço em velocidades tão altas.
Uma pista está nos distúrbios que o vento solar pode apontar para os processos que aquecem e aceleram o vento. Essas estruturas - bolsões de material relativamente denso - foram vislumbradas em dados de missões anteriores, ao longo de décadas. Eles muitas vezes maior do que todo o campo magnético da Terra, e se estendem a dezenas de milhares de quilômetros no espaço - o que significa que essas estruturas podem comprimir o campo magnético da Terra em escala global quando colidem com ele.
"Quando estruturas no vento solar atingem a Terra, elas podem impulsionar a dinâmica da magnetosfera da Terra, incluindo a precipitação de partículas dos cinturões de radiação da Terra", disse Nicholeen Viall, cientista espacial do Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, que apresentou novas descobertas sobre estruturas eólicas solares da Parker Solar Probe na reunião da AGU. A precipitação de partículas pode causar uma série de efeitos, como ativar a aurora e interferir nos satélites.
Perto do Sol, a Parker Solar Probe fez medições inéditas dessas estruturas solares eólicas, usando os dois captadores de imagens para tirar fotos de instrumentos distantes e no local para medir as estruturas, à medida que passam pela espaçonave.
O STEREO-A carrega um instrumento chamado coronagraph, que usa um disco sólido para bloquear a luz brilhante do Sol, permitindo que a câmera capture imagens da atmosfera externa relativamente fraca, a corona.
Do seu ponto de vista, a cerca de 90º da Terra, o STEREO-A podia ver as regiões da coroa que Parker estava voando - permitindo combinar as medidas de uma maneira nova e vislumbrando melhor as estruturas eólicas solares, à medida que fluíam para fora do sol. Juntamente com as imagens da Parker Solar Probe, os cientistas agora têm uma melhor visão dos distúrbios magnéticos no vento solar.
Os instrumentos da Parker também lançam uma nova luz sobre os processos invisíveis no vento solar, revelando um sistema surpreendentemente ativo perto do Sol. Antes se pensava que todo o vento solar era como visto perto da Terra, suave. Mas a sonda Parker revelou que perto do sol, o vento é mais lento e cheio de pequenas explosões, combinados com jatos de plasma.
Foram utilizados os dados dos instrumentos FIELDS da Parker Solar Probe - que medem a escala e a forma dos campos elétricos e magnéticos próximos à espaçonave - para examinar em detalhes um evento particularmente estranho: Os "retornos" magnéticos, aglomerados repentinos de eventos, quando o campo magnético solar se inclina para trás sozinho, descrito pela primeira vez com os resultados iniciais da Parker Solar Probe, em 4 de dezembro de 2019.
A origem exata dos retornos não é certa, mas podem ser assinaturas do processo que aquece a atmosfera externa do Sol, a coroa, a milhões de graus, centenas de vezes mais quente que a superfície visível abaixo. A causa desse salto contra-intuitivo de temperatura é uma questão antiga na ciência solar - conhecida como o mistério do aquecimento coronal - e está intimamente relacionada à questões sobre como o vento solar é energizado e acelerado.
Acredita-se que os retornos estão provavelmente relacionados às liberações individuais de energia energética no Sol, chamadas de jatos. Se forem realmente jatos, deve haver uma grande quantidade de pequenos eventos acontecendo no Sol, para que contribuam com uma grande fração da energia total do vento solar.
As tempestades solares
Juntamente com o vento solar, o Sol também libera nuvens discretas de material chamado ejeção de massa coronal, ou CMEs. Mais densas e às vezes mais rápidas que o vento solar, as CMEs também podem acionar os efeitos do clima espacial na Terra, ou até mesmo causar problemas aos satélites em seu caminho.
AS CMEs são notoriamente difíceis de prever. Algumas delas simplesmente não são visíveis da Terra ou do STEREO-A - as duas posições em que temos instrumentos capazes de ver CMEs de longe - porque surgem de partes do Sol fora da vista de ambas as naves espaciais.
Mesmo quando são detectadas por instrumentos, nem sempre é possível prever quais CMEs perturbarão o campo magnético da Terra e acionarão os efeitos do clima espacial, pois a estrutura magnética na nuvem de material desempenha um papel crucial.
Nossa melhor chance de entender as propriedades magnéticas de qualquer CME depende de identificar a região do Sol a partir da qual o CME explodiu - o que significa que uma erupção de tipo chamada CME stealth representa um desafio único para os meteorologistas do clima espacial.
As CMEs sigilosas são visíveis nos parágrafos coronários - instrumentos que capturam apenas para a atmosfera externa do Sol - mas não deixam assinaturas claras de sua erupção nas imagens do disco solar, dificultando a identificação de onde exatamente decolaram. Porém, durante o primeiro sobrevôo solar da Parker Solar Prob,e em novembro de 2018, a sonda foi atingida por uma dessas CMEs sigilosas.
"Voando perto do Sol, a Parker Solar Probe tem uma chance única de ver jovens CMEs que não foram processadas a partir de dezenas de milhões de quilômetros", disse Kelly Korreck, chefe de operações científicas dos instrumentos SWEAP da Parker, baseado no Smithsonian, Observatório Astrofísico em Cambridge, Massachusetts. "Foi a primeira vez que pudemos colocar nossos instrumentos dentro de uma dessas ejeções de massa coronal próximas ao Sol".
Korreck usou dados dos instrumentos FIELDS e SWEAP da Parker para obter informações da estrutura interna da CME. O SWEAP, instrumento eólico solar da missão, mede características como velocidade, temperatura e densidades de elétrons e prótons do vento solar. Essas medidas não apenas fornecem uma das primeiras visões dentro de uma CME tão perto do Sol, mas podem ajudar os cientistas a aprender a rastrear as CMEs invisíveis de volta às suas fontes.
Outro tipo de tempestade solar consiste em partículas extremamente energéticas se movendo perto da velocidade da luz. Embora freqüentemente relacionadas à explosões de CME, essas partículas estão sujeitas a seus próprios processos de aceleração - e se movem muito mais rápido que os CMEs, atingindo a Terra e a espaçonave em questão de minutos. Essas partículas podem danificar a eletrônica dos satélites e ameaçar os astronautas, mas sua velocidade as torna mais difíceis de evitar do que muitos outros tipos de fenômenos no espaço.
Essas explosões de partículas geralmente acompanham outros eventos solares, como flares e CMEs, mas nem sempre. É difícil prever exatamente quando elas aparecerão. Antes de as partículas atingirem velocidades próximas da luz, o que as torna perigosas para naves espaciais, eletrônica e astronautas, elas passam por um processo de energização em vários estágios - mas a primeira etapa desse processo, perto do Sol, não foi diretamente observada.
À medida que a Parker Solar Probe se afastou do Sol, em abril de 2019, a sonda observou o maior evento de partículas ainda energético visto pela missão. As medições do conjunto de instrumentos de partículas energéticas, IS-IS, preencheram um elo perdido nos processos de energização de partículas.
"As regiões diante das ejeções de massa coronal acumulam material, como limpa-neves no espaço, e esses 'limpa-neve' também acumulam material de explosões solares liberadas anteriormente", disse Nathan Schwadron, cientista espacial da Universidade de New Hampshire em Durham.
Compreender como as explosões solares criam a grande quantidade de partículas energéticas que alimentam os ventos solares ajudará os cientistas a prever melhor quando esses eventos podem ocorrer, além de melhorar os modelos de como eles se movem pelo espaço.
Os instrumentos WISPR da Parker Solar Probe capturaram a primeira visão de uma trilha de poeira na órbita do asteróide Phaethon. Essa trilha de poeira cria a chuva de meteoros Geminídeas, que inclusive estarão visíveis entre os dias 9 e 19 de dezembro com pico nos dias 13 e 14.
Impressões digitais de asteróides
Os instrumentos WISPR da Parker Solar Probe foram projetados para capturar imagens detalhadas da coroa e do vento solar, mas eles também adquiriram outra estrutura difícil de ver: uma trilha de poeira de 100.000 quilômetros de largura, que segue a órbita do asteróide Phaethon, o responsável pela chuva de meteoros Geminídeas.
Essa trilha de grãos de poeira apimenta a atmosfera da Terra quando nosso planeta cruza com a órbita de Phaethon. Todo mês de dezembro, são queimados e produzem o espetacular show que chamamos de geminídeas.
Embora os cientistas soubessem que Phaethon é o responsável pela chuva de meteoros geminídeas, nunca se pode (até agora) ver a trilha de poeira real, nem nunca foi captado por nenhum telescópio anterior, apesar de várias tentativas. Mas o WISPR foi projetado para capturar estruturas fracas próximas ao Sol. A primeira visão direta da trilha de poeira deu novas informações sobre suas características.
"Calculamos uma massa da ordem de um bilhão de toneladas de toda a trilha, o que não é o que esperávamos das geminídeas, mas muito mais do que Phaethon produz perto do Sol", disse Karl Battams, cientista espacial da o Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA em Washington. "Isso implica que o WISPR está vendo apenas uma parte das Geminídeas, mas é uma parte que ninguém jamais viu ou sabia que estava lá".
Com três órbitas, a Parker Solar Probe continuará sua exploração do Sol ao longo de 21 vôos solares progressivamente mais próximos. A próxima mudança de órbita ocorrerá durante o sobrevôo de Vênus, no dia 26 de dezembro, levando a Parker a cerca de 18 quilômetros da superfície do Sol para sua máxima próxima aproximação ao Sol, em 29 de janeiro de 2020.
Com medições diretas desse nunca antes ambiente medido - mais próximo do Sol do que nunca - podemos esperar aprender ainda mais sobre esses fenômenos, e descobrir questões inteiramente novas.
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