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    Cúpulas magnéticas de pequena escala podem formar uma camada de emenda global na fotosfera solar

    Crédito:Pixabay / CC0 Public Domain

    Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr.Li Yan dos Observatórios de Yunnan da Academia Chinesa de Ciências propôs um novo meio para explorar os campos magnéticos de pequena escala na atmosfera solar por meio da análise das frequências das oscilações do modo p solar, e descobriram que os dosséis magnéticos em pequena escala podem formar uma camada de emenda global na fotosfera solar, que não foi reconhecido antes. Os resultados foram publicados online no Astrophysical Journal .

    Em 1962, Leighton et al. encontraram numerosas oscilações de períodos em torno de cinco minutos na fotosfera solar. Observações e estudos teóricos têm mostrado que essas oscilações são os modos próprios das oscilações globais solares semelhantes às ondas sonoras estacionárias, e referidas como oscilações solares de modo p.

    Estudos anteriores sobre as oscilações do modo p solar mostram que as frequências calculadas com base nos modelos solares padrão se desviam sistematicamente das frequências observadas dos modos de oscilação correspondentes, e o maior desvio de frequência pode ser 20 μHz.

    Uma vez que a estrutura física próxima à superfície do sol afeta o modo de oscilação de alta frequência mais do que o de baixa frequência, esse desvio sistemático é conhecido como efeito próximo à superfície. Estudos recentes sugeriram que o efeito da convecção turbulenta na estrutura física ao redor da fotosfera solar pode ser responsável por esse efeito próximo à superfície. Modelos estelares considerando o efeito da convecção turbulenta podem reduzir o desvio máximo para cerca de 3 μHz.

    Os campos magnéticos de pequena escala na região silenciosa do disco solar são uma constituição importante do campo magnético solar. Devido aos seus tamanhos pequenos, eles não podem ser vistos nos magnetogramas solares comuns, e são freqüentemente chamados de "campos magnéticos ocultos". As observações do Solar Optical Telescope a bordo do satélite Hinode mostram que o componente horizontal tem uma força média de cerca de 55 gauss e o componente vertical tem uma força típica de cerca de 11 gauss.

    Simulações magneto-hidrodinâmicas 3D mostram que o movimento convectivo pode empurrar o campo magnético uniformemente distribuído para cima, resultando na formação de fitas magnéticas horizontalmente a uma altura de 400 ~ 500 quilômetros acima da base da fotosfera. Essas fitas magnéticas às vezes são chamadas de "dossel magnético de pequena escala".

    Nesse trabalho, os pesquisadores introduziram os campos magnéticos e a pressão magnética no modelo da atmosfera solar, e examinou seu efeito na propagação das oscilações do modo p solar na atmosfera solar, ajustando a localização do campo magnético e a magnitude da pressão magnética.

    Verificou-se que as copas magnéticas de pequena escala reveladas pelas simulações numéricas tridimensionais não podem ser distribuídas aleatoriamente na atmosfera solar, mas sim emendados na direção horizontal para formar uma camada de dossel magnética em pequena escala.

    Como resultado, a força do campo magnético aumentará ao atravessar esta camada de dossel magnético em pequena escala, levando a um rápido aumento na pressão magnética e o consequente declínio rápido na pressão do gás. As ondas de oscilação do modo p propagando-se do interior do sol serão totalmente refletidas neste local, ampliando assim de forma equivalente a cavidade das oscilações de modo-p.

    Os pesquisadores compararam as frequências teóricas das oscilações do modo p com as frequências observadas dos modos correspondentes, e descobri que o desvio máximo é de apenas cerca de 0,5 μHz, o que é muito melhor do que os resultados fornecidos por outros modelos. A intensidade do campo magnético inferido é de cerca de 90 gauss, o que é consistente com os resultados observados.

    Ao mesmo tempo, a altura da camada de dossel magnético em pequena escala deduzida do modelo atual é de cerca de 630 quilômetros de altura na fotosfera, o que é consistente com a altura do dossel magnético de pequena escala dada por algumas simulações numéricas tridimensionais.

    A descoberta de uma camada de dossel magnética em pequena escala não só dá um grande passo para finalmente resolver o problema de longa data do efeito próximo à superfície das oscilações solares do modo p, mas também fornece uma pista crítica para uma maior compreensão da estrutura física da fotosfera solar e da origem dos campos magnéticos solares.


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