Natureza do plasma solar pode ser desvendada com o estudo de erupções do Sol

Um novo estudo, apoiado pela FAPESP, demonstra que a temperatura de um plasma na região de uma erupção solar está relacionada à “temperatura de cor” de algo conhecido como Espectro de Lyman (LyC), uma emissão de radiação na faixa do ultravioleta no Sol. A pesquisa teve a participação do brasileiro Paulo José de Aguiar Simões, pesquisador do Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie.

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A atividade solar, que se intensifica e decai em ciclos de 11 anos, gera manchas na superfície de nossa estrela devido aos campos magnéticos formados pela rotação. Os filamentos de campos magnéticos “prendem” uma parte do plasma, impedindo a convecção (movimento que faz o material quente subir e o frio descer).

Com a interrupção da convecção, o plasma frio permanece na superfície — daí a coloração mais escura que chamamos de “mancha” solar. Esse processo é possível porque o plasma, que compõe a superfície e atmosfera solar, contém partículas carregadas suscetíveis aos campos magnéticos.

Eventualmente, o campo que formou a mancha solar se rompe, liberando as partículas do plasma em uma explosão conhecida como erupção solar e causando tempestades solares e ejeções de massa coronal. Durante as erupções, a cromosfera aquece e o hidrogênio atômico na região é quase totalmente ionizado. Por outro lado, a densidade do plasma causa uma recombinação do hidrogênio.

Quando um elétron e um próton — separados devido à ionização do hidrogênio — colidem para a recombinação, ambas as partículas podem viajar rápida ou lentamente. No segundo caso, o fóton que o átomo emite na sua criação será teoricamente 13,6 eV, mas em caso de velocidades mais rápidas, o excesso de energia é irradiado como fótons de menor comprimento de onda.

A ionização e recombinação do hidrogênio produz uma emissão de radiação ultravioleta com propriedades bem específicas, conhecida como “Contínuo de Lyman” (LyC). Embora os raios X e os raios gama também ionizem um átomo de hidrogênio, há muito menos deles emitidos pela fotosfera da estrela.

O novo estudo simulou as emissões de dezenas de erupções diferentes e demonstrou que a temperatura de cor do LyC está associada à temperatura do plasma da região onde a emissão é originada. Além disso, a pesquisa confirmou que a região atinge um equilíbrio termodinâmico local entre o plasma e os fótons que compõem o LyC.

Isso significa que “o Contínuo de Lyman é bastante intensificado durante as erupções solares e que a análise do espectro do LyC realmente pode ser utilizada para o diagnóstico do plasma”, disse Simões, professor da Escola de Engenharia da Universidade Presbiteriana Mackenzie e pesquisador do Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie.

Artigo foi publicado em The Astrophysical Journal.

Fonte: The Astrophisical Journal; Agência FAPESP