Impressão artística de uma explosão solar e do campo magnético retorcido que carrega o material solar ejetado. Crédito:G.Valori, M. Berger e NASA SDO
A disciplina emergente da meteorologia espacial visa prever com segurança as explosões solares para que possamos nos proteger melhor contra seus efeitos. Usando modelos numéricos 3-D, uma equipe internacional liderada por Etienne Pariat, pesquisador do LESIA (Observatoire de Paris / CNRS / Université Paris Diderot / UPMC), descobriu um proxy que poderia ser usado para prever um evento eruptivo. O proxy está associado à helicidade magnética, que reflete a extensão da torção e emaranhamento do campo magnético. O estudo está publicado na revista Astronomia e Astrofísica datado de 17 de maio de 2017.
As erupções ou erupções solares são um dos fenômenos mais violentos do Sistema Solar. Eles coincidem com um súbito, violenta reconfiguração do campo magnético, liberando enormes quantidades de energia que podem ejetar bilhões de toneladas de material solar para o espaço a velocidades de mais de mil quilômetros por segundo.
Embora vários parâmetros tenham sido estudados, a probabilidade de prever uma grande erupção com um dia de antecedência não é maior que 40%. E, ainda assim, os flares mais poderosos podem levar a grandes interrupções na Terra, causando interferência nas telecomunicações ou desligando as redes de energia elétrica em regiões inteiras do mundo. Nossas tecnologias, que são cada vez mais dependentes de componentes elétricos e de satélites (GPS, telefonia, etc), são, portanto, cada vez mais sensíveis à atividade solar, enquanto essas chamas podem até mesmo colocar a vida dos astronautas em perigo.
Um dos objetivos da meteorologia espacial é prever explosões solares, da mesma forma que os serviços meteorológicos prevêem tempestades na Terra. Procurando um parâmetro preditivo, os astrofísicos basearam seu trabalho em simulações numéricas 3-D, que usam computadores para reproduzir o comportamento do campo magnético na atmosfera do Sol, bem como a formação de manchas solares, onde ocorrem as erupções. Os pesquisadores testaram várias simulações paramétricas e analisaram as mudanças na energia magnética e na helicidade magnética, uma quantidade que mede a extensão do emaranhamento e torção do campo magnético.
Evolução temporal do valor de uma quantidade com base na helicidade magnética, para as várias simulações numéricas testadas. Esta quantidade preditiva tem altos valores antes da erupção nas simulações eruptivas (vermelho, curvas laranja e amarelo) e valores baixos nos casos não eruptivos (preto, tolet, curvas azul e ciano). Crédito:E. Pariat, figura adaptada de Pariat &al, A&A 2017
Para seu estudo, os pesquisadores realizaram simulações de computador de dois cenários, um com erupção e o outro sem. Seus cálculos iniciais confirmaram que nem as energias magnéticas nem a helicidade total do campo magnético cumpriam os critérios para um fator preditivo. Usando uma abordagem matemática complexa baseada na separação do campo magnético em vários componentes, os pesquisadores obtiveram com sucesso um proxy capaz de prever erupções. O proxy (que compara dois helicópteros na região potencialmente eruptiva) permanece baixo em cenários não eruptivos; ao passo que em todos os outros casos aumenta significativamente antes da erupção (ver figuras).
O estudo, realizado como parte do programa HéliSol, assim, abre o caminho para uma previsão mais eficaz de explosões solares. As descobertas teóricas agora precisam ser confirmadas por meio da análise de observações de regiões solares ativas. Isso está sendo feito como parte do projeto europeu Flarecast, que visa a criação de um sistema automático de previsão de flares.
Evolução do campo magnético em duas simulações da formação de regiões solares ativas. Linha superior:cenário não eruptivo em que a configuração permanece estável. Linha inferior:cenário eruptivo. Crédito:E.Pariat, figura adaptada de Pariat &al, A&A 2017
