Por que as manchas solares são escuras?

Talvez você já tenha visto imagens do Sol com suas enigmáticas manchas solares, semelhantes a buracos cavados na superfície de nossa estrela. Elas estão diretamente relacionadas às tempestades solares e ejeções de massa coronal, mas você já se perguntou por que elas são escuras?

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A física do Sol (e de qualquer outra estrela) é muito mais complexa do que parece. Uma série de fenômenos solares e eventos de reação em cadeia ocorrem a todo instante; alguns deles já compreendidos, outros nem tanto. Entre eles estão as manchas solares — pontos que se formam e se movem na superfície do Sol.

Manchas solares são regiões escuras que se formam na baixa atmosfera solar devido às perturbações magnéticas intensas. Elas surgem em duplas, são do tamanho de planetas e, às vezes, formam agrupamentos.

Para a maioria dos telescópios de luz visível, as manchas parecem pretas. Contudo, é só aparência mesmo: essa ilusão é causada pelo contraste, já que o restante do Sol é muito mais brilhante do que as manchas.

Se pudéssemos retirar uma mancha solar e colocá-la longe do Sol, em um lugar onde pudéssemos vê-la à noite, ela seria um brilho laranja tão intenso quanto àquele da Lua Cheia.

Então, por que esse contraste com o restante do Sol existe? É que enquanto a temperatura média do gás da superfície solar é de cerca de 6.050 K, nas manchas solares temos temperatura de apenas 4.200 K.

Isso é possível por causa dos campos magnéticos extremamente complexos na estrela. Nos lugares onde há um campo magnético mais forte, o gás confinado ali está emitindo apenas cerca de 1/4 da luz emitida pelo resto da superfície solar.

Nessas regiões, os campos magnéticos são cerca de 2.500 vezes mais fortes que os da Terra. Com essa intensidade, eles aumentam a pressão magnética exercida sobre as manchas solares, inibindo o fluxo de calor do interior do Sol logo abaixo dessas regiões.

Uma vez que a pressão magnética se estabelece, o gás dentro das manchas não precisa mais exercer muita pressão quanto os gases em outras regiões do Sol — a pressão exercida pelo calor do gás garante que tudo esteja em equilíbrio. Quanto mais frio um gás, menos pressão ele exerce; então, graças aos campos magnéticos, a temperatura dentro de uma mancha solar pode ser bem inferior sem destruir o equilíbrio.

Às vezes, as manchas causam erupções solares, pois os campos magnéticos são retorcidos e esticados o tempo todo, especialmente nas regiões das manchas. Quando eles são reorganizados, ocorrem explosões solares poderosas que podem a temperaturas absurdas em questão de minutos.