Os cientistas combinaram dados da NASA e processamento de imagem de ponta para obter uma nova visão sobre as estruturas solares que criam o fluxo do Sol de alta velocidade do vento solar, detalhado em uma nova pesquisa publicada hoje em The Astrophysical Journal. Este primeiro olhar para recursos relativamente pequenos, apelidado de "plumelets, "poderia ajudar os cientistas a entender como e por que distúrbios se formam no vento solar.

A influência magnética do Sol se estende por bilhões de milhas, muito além da órbita de Plutão e dos planetas, definido por uma força motriz:o vento solar. Este fluxo constante de material solar transporta o campo magnético do Sol para o espaço, onde molda os ambientes ao redor da Terra, outros mundos, e nas profundezas do espaço. Mudanças no vento solar podem criar efeitos de clima espacial que influenciam não apenas os planetas, mas também exploradores humanos e robóticos em todo o sistema solar - e este trabalho sugere que, relativamente pequeno, características até então inexploradas próximas à superfície do Sol podem desempenhar um papel crucial nas características do vento solar.

"Isso mostra a importância de estruturas e processos de pequena escala no Sol para a compreensão do vento solar em grande escala e do sistema climático espacial, "disse Vadim Uritsky, um cientista solar da Universidade Católica da América e do Goddard Space Flight Center da NASA, quem conduziu o estudo.

Como todo material solar, que é feito de um tipo de gás ionizado chamado plasma, o vento solar é controlado por forças magnéticas. E as forças magnéticas na atmosfera do Sol são particularmente complexas:a superfície solar é atravessada por uma combinação em constante mudança de circuitos fechados de campo magnético e linhas de campo magnético abertas que se estendem para o sistema solar.

É ao longo dessas linhas abertas do campo magnético que o vento solar escapa do Sol para o espaço. Áreas de campo magnético aberto no Sol podem criar buracos coronais, manchas de densidade relativamente baixa que aparecem como manchas escuras em certas vistas ultravioleta do sol. Muitas vezes, embutidos nesses buracos coronais estão gêiseres de material solar que fluem para fora do Sol por dias a fio, chamadas plumas. Essas plumas solares parecem brilhantes em visões ultravioleta extremas do Sol, tornando-os facilmente visíveis para observatórios como o satélite Solar Dynamics Observatory da NASA e outras espaçonaves e instrumentos. Como regiões de material solar particularmente denso em campo magnético aberto, as plumas desempenham um grande papel na criação do vento solar de alta velocidade - o que significa que seus atributos podem moldar as características do próprio vento solar.

Usando observações de alta resolução do satélite Solar Dynamics Observatory da NASA, ou SDO, junto com uma técnica de processamento de imagem desenvolvida para este trabalho, Uritsky e colaboradores descobriram que essas plumas são, na verdade, feitas de fios muito menores de material, que eles chamam de plumelets. Enquanto a totalidade da pluma se estende por cerca de 70, 000 milhas em imagens de SDO, a largura de cada fio da pluma tem apenas alguns milhares de quilômetros de largura, variando de cerca de 2, 300 milhas no mínimo para cerca de 4, 500 milhas de largura para as mais largas plumelets observadas.

Embora trabalhos anteriores tenham sugerido uma estrutura dentro das plumas solares, esta é a primeira vez que os cientistas observam plumelets em foco nítido. As técnicas utilizadas para processar as imagens reduziram o "ruído" nas imagens solares, criando uma visão mais nítida que revelou as plumelets e suas mudanças sutis em detalhes claros.

Trabalho deles, focado em uma pluma solar observada em 2-3 de julho, 2016, mostra que o brilho da pluma vem quase inteiramente das plumeletes individuais, sem muita confusão adicional entre as estruturas. Isso sugere que plumelets são mais do que apenas uma característica dentro do sistema maior de uma pluma, mas sim os blocos de construção dos quais as plumas são feitas.

"As pessoas viram estruturas na base das plumas por um tempo, "disse Judy Karpen, um dos autores do estudo e chefe do Laboratório de Clima Espacial na Divisão de Ciências da Heliofísica da NASA Goddard. "Mas descobrimos que a própria pluma é um feixe desses mais densos, plumelets fluindo, que é muito diferente da imagem de plumas que tínhamos antes. "

Eles também descobriram que as plumelets se movem individualmente, cada um oscilando por conta própria - sugerindo que o comportamento em pequena escala dessas estruturas pode ser um dos principais fatores por trás das interrupções no vento solar, além de seu coletivo, comportamento em larga escala.

Procurando por assinaturas de plumelet

Os processos que criam o vento solar muitas vezes deixam assinaturas no próprio vento solar - mudanças na velocidade do vento, composição, temperatura, e o campo magnético que pode fornecer pistas sobre a física subjacente do sol. Plumeletes solares também podem deixar tais impressões digitais, revelando mais sobre seu papel exato na criação do vento solar, mesmo que encontrá-los e interpretá-los possa ser seu próprio desafio complexo.

Uma fonte importante de dados será a Parker Solar Probe da NASA, que voou mais perto do Sol do que qualquer outra espaçonave - alcançando distâncias de até 4 milhões de milhas da superfície solar ao final de sua missão - captura medições de alta resolução do vento solar conforme ele passa pelo Sol a cada poucos meses. Suas observações, mais perto do Sol e mais detalhados do que nas missões anteriores, poderia revelar assinaturas de plumelet.

Na verdade, uma das primeiras e inesperadas descobertas da Parker Solar Probe pode estar conectada a plumelets. Durante seu primeiro sobrevôo solar em novembro de 2018, A Parker Solar Probe observou reversões repentinas na direção do campo magnético do vento solar, apelidado de "ziguezagues". A causa e a natureza exata dos ziguezagues ainda são um mistério para os cientistas, mas estruturas de pequena escala como plumelets podem produzir assinaturas semelhantes.

Encontrar assinaturas das plumeletes dentro do próprio vento solar também depende de quão bem essas impressões digitais sobrevivem à sua jornada para longe do Sol - ou se elas seriam borradas em algum lugar ao longo dos milhões de milhas que viajam do Sol aos nossos observatórios no espaço.

A avaliação dessa questão dependerá de observatórios remotos, como a ESA e o Solar Orbiter da NASA, que já tirou as imagens mais próximas do Sol, incluindo uma visão detalhada da superfície solar - imagens que só vão melhorar à medida que a espaçonave se aproxima do sol. A próxima missão PUNCH da NASA - liderada por Craig DeForest, um dos autores do estudo das plumeletes - estudará como a atmosfera do Sol faz a transição para o vento solar e também pode fornecer respostas a essa pergunta.

"PUNCH observará diretamente como a atmosfera do Sol faz a transição para o vento solar, "disse Uritsky." Isso nos ajudará a entender se as plumeletes podem sobreviver à medida que se propagam para longe do Sol - se elas podem realmente ser injetadas no vento solar. "