Em 30 de setembro, 2014, vários observatórios da NASA assistiram ao que parecia ser o início de uma erupção solar. Um filamento - uma estrutura em serpentina que consiste em material solar denso e muitas vezes associada a erupções solares - surgiu da superfície, ganhando energia e velocidade enquanto disparava. Mas em vez de irromper do Sol, o filamento colapsou, desfiado em pedaços por forças magnéticas invisíveis.

Porque os cientistas tinham tantos instrumentos observando o evento, eles puderam acompanhar todo o evento do início ao fim, e explicar pela primeira vez como a paisagem magnética do Sol encerrou uma erupção solar. Seus resultados estão resumidos em um artigo publicado no The Astrophysical Journal em 10 de julho, 2017

"Cada componente de nossas observações foi muito importante, "disse Georgios Chintzoglou, autor principal do artigo e físico solar do Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory em Palo Alto, Califórnia, e a University Corporation for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. "Remova um instrumento, e você é basicamente cego. Na física solar, você precisa ter uma boa cobertura observando várias temperaturas - se você tiver todas elas, você pode contar uma bela história. "

O estudo faz uso de uma grande quantidade de dados capturados pelo Solar Dynamics Observatory da NASA, Interface Region Imaging Spectrograph da NASA, JAXA / Hinode da NASA, e vários telescópios terrestres em apoio ao lançamento do foguete-sonda VAULT2.0, financiado pela NASA. Juntos, esses observatórios observam o Sol em dezenas de diferentes comprimentos de onda de luz que revelam a superfície do Sol e a atmosfera inferior, permitindo que os cientistas rastreiem a erupção desde o início através da atmosfera solar - e, em última análise, entendam por que ela desapareceu.

O dia da erupção falhada, cientistas apontaram o foguete-sonda VAULT2.0 - um foguete suborbital que voa por cerca de 20 minutos, coletando dados da atmosfera da Terra por cerca de cinco desses minutos - em uma área de intensa, atividade magnética complexa no Sol, chamada de região ativa. A equipe também colaborou com a IRIS para concentrar suas observações na mesma região.

"Estávamos esperando uma erupção; esta foi a região mais ativa do Sol naquele dia, "disse Angelos Vourlidas, astrofísica do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland, investigador principal do projeto VAULT2.0 e co-autor do artigo. "Vimos o filamento levantando-se com IRIS, mas não o vimos explodir no SDO ou nos coronógrafos. Foi assim que soubemos que falhou. "

A paisagem do Sol é controlada por forças magnéticas, e os cientistas deduziram que o filamento deve ter encontrado algum limite magnético que impediu a erupção da estrutura instável. Eles usaram essas observações como entrada para um modelo do ambiente magnético do Sol. Assim como os cientistas que usam dados topográficos para estudar a Terra, físicos solares mapeiam as características magnéticas do Sol, ou topologia, para entender como essas forças guiam a atividade solar.

Chintzoglou e seus colegas desenvolveram um modelo que identificava locais no Sol onde o campo magnético era especialmente comprimido, já que rápidas liberações de energia - como as que observaram quando o filamento entrou em colapso - são mais prováveis ​​de ocorrer onde as linhas do campo magnético são fortemente distorcidas.

"Calculamos o ambiente magnético do Sol traçando milhões de linhas de campo magnético e observando como as linhas de campo vizinhas se conectam e divergem, "disse Antonia Savcheva, astrofísica do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts, e coautor do artigo. "A quantidade de divergência nos dá uma medida da topologia."

Seu modelo mostra que essa topologia molda como as estruturas solares evoluem na superfície do Sol. Tipicamente, quando estruturas solares com orientações magnéticas opostas colidem, eles liberam energia magnética de forma explosiva, aquecer a atmosfera com um clarão e irromper no espaço como uma ejeção de massa coronal - uma nuvem maciça de material solar e campos magnéticos.

Mas no dia da quase erupção de setembro de 2014, o modelo indicou que o filamento, em vez empurrado contra uma estrutura magnética complexa, em forma de dois iglus esmagados um contra o outro. Este limite invisível, chamado tubo de fluxo hiperbólico, foi o resultado de uma colisão de duas regiões bipolares na superfície do Sol - um nexo de quatro campos magnéticos alternados e opostos prontos para a reconexão magnética, um processo dinâmico que pode liberar explosivamente grandes quantidades de energia armazenada.

"O tubo de fluxo hiperbólico quebra as linhas do campo magnético do filamento e as reconecta com as do Sol ambiente, de modo que a energia magnética do filamento é removida, "Chintzoglou disse.

Esta estrutura corrói o filamento como um moedor de toras, pulverizando lascas de material solar e evitando a erupção. À medida que o filamento diminuía, o modelo demonstra que calor e energia foram liberados na atmosfera solar, coincidir com as observações iniciais. A reconexão simulada também apóia as observações de loops brilhantes onde o tubo de fluxo hiperbólico e o filamento se encontraram - evidência para reconexão magnética.

Embora os cientistas tenham especulado que tal processo existe, não foi até que eles acidentalmente tiveram múltiplas observações de tal evento que eles foram capazes de explicar como uma fronteira magnética do Sol é capaz de interromper uma erupção, retirando um filamento de energia até que esteja muito fraco para explodir.

"Este resultado teria sido impossível sem a coordenação da frota solar da NASA em apoio ao lançamento de nosso foguete, "Disse Vourlidas.

Este estudo indica que a topologia magnética do Sol desempenha um papel importante na possibilidade de uma erupção irromper do Sol ou não. Essas erupções podem criar efeitos de clima espacial ao redor da Terra.

"A maioria das pesquisas investigou como a topologia ajuda a escapar das erupções, "Chintzoglou disse." Mas isso nos diz que, além do mecanismo de erupção, também precisamos considerar o que a estrutura nascente encontra no início, e como isso pode ser interrompido. "