Astrônomos descobriram tempestades solares que se comportam como supernovas.

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Pesquisadores da University College London (UCL) estudaram as ejeções de massa coronal do Sol, explicando pela primeira vez os detalhes de como essas enormes erupções se comportam conforme caem de volta na superfície solar. E durante o processo, eles descobriram que a ejeção de massa coronal possui, de forma surpreendente, um ‘irmão gêmeo’ nas profundezas do espaço: os tentáculos de gás na Nebulosa do Caranguejo que se encontra a 6.500 anos luz de distância e são milhares de vezes maiores. No dia 7 de junho de 2011, a maior ejeção de material já relatada foi observada em uma erupção na superfície do Sol. Ao longo dos dias que se passaram, o plasma expelido pelo Sol seguiu seu caminho para o espaço. Mas a maioria do material impulsionado a partir da superfície solar caiu rapidamente de volta para a superfície da nossa estrela.

Para o físico especialista do Mullard Space Science Laboratory da UCL, observar essas erupções solares é uma oportunidade única para se estudar como o plasma solar se comporta. “Nós ouvimos por muito tempo que o Sol possui um campo magnético, assim como a Terra. Mas há lugares em que ele é muito fraco para medirmos, a menos que tenhamos algo caindo através dele. As bolhas de plasma que caíram dessa bela explosão foram o presente que nós estávamos esperando”, disse David Williams, um dos autores do estudo. Desde 2010, o Laboratório de Dinâmica Solar da NASA (SDO) tem fotografado constantemente a superfície do Sol. Aos nossos olhos, nossa estrela parece ser quase imutável, exceto pelas manchas solares, que é a única mudança que pode ser vista sem um aparato adequado.  Mas os instrumentos do SDO podem cortar o brilho ofuscante, ampliar os detalhes e ver comprimentos de onda de luz que são bloqueados pela atmosfera terrestre.  Essa combinação de imagens de alta qualidade com um constante monitoramento significa que agora os cientistas podem ver com detalhes como a superfície dinâmica do Sol muda com o tempo.

A erupção de 7 de junho de 2011 foi, em alguma margem, a maior já registrada desde que o monitoramento constante começou, o que significa que a enorme cascata de matéria que caiu no Sol na sequência de erupções foi uma oportunidade única de estudar,  em uma escala extraordinariamente grande,  a dinâmica dos fluidos desse fenômeno.

“Nós notamos que o formato da pluma de plasma era bem particular”, disse Jack Carlyle, o autor que conduziu o estudo.  “Enquanto caía no Sol, ela se separava repetidamente como gotas de tinta caindo na água, como ramificações. Não ficaram juntas, e isso é um grande exemplo de um efeito onde luz e fluidos pesados se misturam”.

Materiais menos densos tipicamente flutuam em materiais mais densos sem se misturarem, água e óleo, por exemplo, ou camadas de diferentes líquidos em um coquetel. Ao mudar a ordem, colocando o fluido mais denso no topo, no entanto, faz com que ele caia através do menos denso até que suas posições sejam invertidas. O complexo padrão formado pelo fluido mais denso, conforme ele se separa e ramifica repetidamente pelos mais finos ‘dedos’ da matéria,  é causado por um fenômeno conhecido como A instabilidade de Rayleigh–Taylor, RT. A equipe notou nas imagens de alta resolução do SDO que o plasma que caía passava claramente pela instabilidade de RT conforme retornava para a superfície solar. Isso é como eles esperavam – o plasma solar é mais denso que a atmosfera solar onde ele está caindo.  No espaço, um efeito similar já foi observado antes na Nebulosa do Caranguejo, embora em uma escala muito maior.

A Nebulosa do Caranguejo é o que restou de uma supernova que explodiu no século X. No milênio que se seguiu a explosão, as matérias mais densas começaram a cair de volta para o centro da nebulosa, exibindo as mesmas estruturas semelhantes a dedos, como a equipe observou no Sol. O principal estudo sobre a Nebulosa do Caranguejo em 1996 descobriu que a instabilidade de RT nesta nebulosa, na verdade, foi levemente modificada. O ambiente altamente magnetizado na nebulosa altera as proporções dos ‘dedos’, tornando-os mais espessos do que seriam de outras formas.

A equipe da UCL descobriu que o mesmo efeito estava acontecendo na ejeção de massa coronal de 7 de junho de 2011: mesmo nas áreas onde o campo magnético do Sol estava fraco, ele era modificado pelo efeito da instabilidade de RT, modificando o formato da pluma de plasma conforme caía de volta à superfície solar .  Esse é o exemplo mais espetacular desse efeito já observado no Sol.

Referências:

Jack Carlyle, David R. Williams, Lidia van Driel-Gesztelyi, Davina Innes, Andrew Hillier, Sarah Matthews. INVESTIGATING THE DYNAMICS AND DENSITY EVOLUTION OF RETURNING PLASMA BLOBS FROM THE 2011 JUNE 7 ERUPTION. The Astrophysical Journal, 2014; 782 (2): 87 DOI: 10.1088/0004-637X/782/2/87

University College London. “Astronomers find solar storms behave like supernovae.” ScienceDaily. ScienceDaily, 20 February 2014. <www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140220102921.htm>.

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