Erupção solar pode ter "acelerador de partículas" altamente eficiente

Pesquisadores do New Jersey Institude of Technology podem ter descoberto um local no Sol onde partículas eletricamente carregadas, emitidas por erupções solares, são aceleradas a velocidades próximas daquela da luz. As erupções solares são consideradas algumas das explosões mais violentas do Sistema Solar, e os cientistas não entendiam exatamente como estas erupções súbitas conseguem enviar partículas para a Terra em menos de uma hora.

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A descoberta da região ocorreu graças a dados do radiotelescópio Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), que observou uma erupção solar de classe X (a categoria mais intensa) ocorrida em 2017; a explosão ocorreu após as linhas dos campos magnéticos na superfície do Sol se reconfigurarem. Com os recursos de observação das microondas do EOVSA, a equipe mediu o espectro de energia de elétrons em centenas de localizações no Sol.

Gelu Nita, coautor do estudo, explica que as imagens espectrais do telescópio ofereceram um mapa amplo do plasma térmico da erupção, conforme evoluía segundo após segundo. “Mas, para a nossa surpresa, o que descobrimos foi um buraco misterioso no mapa do plasma térmico, que começou a se desenvolver na ponta da erupção”, disse ele, em um comunicado. “Mais do que isso, conforme as partículas térmicas desapareceram, o buraco foi densamente preenchido com partículas não-térmicas, altamente energéticas”, observou.

As observações revelaram uma espécie de acelerador de partículas de alta eficiência na ponta da parte mais brilhante da erupção na atmosfera externa do Sol, onde o plasma da explosão é transformado em elétrons altamente energéticos. A região tem quase o dobro do volume da Terra, e os autores acreditam que ela pode abrir novas portas para a investigação de processos fundamentais da aceleração de partículas presentes no universo.

Já Gregory Fleishman, autor correspondente do estudo, sugere que as descobertas podem ajudar a explicar o antigo mistério de como as erupções solares produzem tanta energia em segundos. “A erupção libera sua energia em uma região muito mais vasta do Sol do que é esperado pelos modelos clássicos das erupções solares”, comentou. “Embora outros já tenham postulado que isso deveria acontecer, esta é a primeira vez que o tamanho específico, forma e localização desta região essencial é identificado”.

A descoberta vem após estudos publicados em 2020, em que imagens do EOVSA em centenas de frequências de rádio proporcionaram indicações do lugar à equipe. “Originalmente, havíamos revelado uma estrutura como uma 'garrafa magnética' no lugar, que tinha uma quantidade surpreendente de elétrons em comparação com qualquer outro lugar da erupção”, ressaltou o coautor Bin Chen. “Agora, com as novas medidas deste estudo, podemos dizer com mais confiança que este é o acelerador de partículas da erupção”.

A análise da equipe trouxe novas informações sobre um processo altamente eficiente de conversão de energia no acelerador de partículas da erupção solar, onde a energia intensa do campo magnético solar é rapidamente liberada e transformada em energia cinética. Além disso, eles acreditam que as descobertas podem ajudar os cientistas a estudar perguntas fundamentais da física de partículas que não seriam possíveis na Terra, ajudando também no entendimento de como as partículas do Sol podem afetar nosso planeta em futuros eventos do clima espacial.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Nature; Via: New Jersey Institute of Technology