Uma das grandes questões da física solar é por que a atividade do sol segue um ciclo regular de 11 anos. Pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), um instituto de pesquisa alemão independente, agora apresentam novas descobertas, indicando que as forças das marés de Vênus, Terra e Júpiter influenciam o campo magnético solar, governando assim o ciclo solar. A equipe de pesquisadores apresenta suas descobertas na revista Física Solar .

Em princípio, não é incomum que a atividade magnética de uma estrela como o Sol sofra oscilações cíclicas. E, no entanto, os modelos anteriores não foram capazes de explicar adequadamente o ciclo muito regular do sol. A equipe de pesquisa do HZDR conseguiu agora demonstrar que as forças das marés planetárias no Sol agem como um relógio externo, e são o fator decisivo por trás de seu ritmo constante. Para alcançar este resultado, os cientistas compararam sistematicamente observações históricas da atividade solar dos últimos mil anos com constelações planetárias, provando estatisticamente que os dois fenômenos estão ligados. "Há um nível de concordância surpreendentemente alto:o que vemos é um paralelismo completo com os planetas ao longo de 90 ciclos, "disse Frank Stefani, autor principal do estudo. "Tudo aponta para um processo cronometrado."

Tal como acontece com a atração gravitacional da Lua causando marés na Terra, planetas são capazes de deslocar o plasma quente na superfície do sol. As forças de maré são mais fortes quando há alinhamento máximo Vênus-Terra-Júpiter; uma constelação que ocorre a cada 11,07 anos. Mas o efeito é muito fraco para perturbar significativamente o fluxo no interior solar, razão pela qual a coincidência temporal foi negligenciada por muito tempo. Contudo, os pesquisadores do HZDR encontraram evidências de um potencial mecanismo indireto que pode ser capaz de influenciar o campo magnético solar por meio das forças de maré:oscilações na instabilidade de Tayler, um efeito físico que, de uma certa corrente, pode alterar o comportamento de um líquido condutor ou de um plasma. Com base neste conceito, os cientistas desenvolveram seu primeiro modelo em 2016; desde então, eles avançaram com esse modelo em seu novo estudo para apresentar um cenário mais realista.

Gatilho pequeno com grande impacto:as marés utilizam instabilidade

No plasma quente do sol, a instabilidade de Tayler perturba o fluxo e o campo magnético, reagindo com muita sensibilidade a forças minúsculas. Um pequeno impulso de energia é suficiente para as perturbações oscilarem entre a helicidade para a direita e a esquerda (a projeção do spin na direção do momento). O momento necessário para isso pode ser induzido por forças de maré planetárias a cada onze anos - em última análise, também definindo o ritmo no qual o campo magnético inverte a polaridade do sol.

"Quando li pela primeira vez sobre as idéias que ligam o dínamo solar aos planetas, Eu estava muito cético, "Stefani relembrou." Mas quando descobrimos a instabilidade de Tayler conduzida pela corrente passando por oscilações helicoidais em nossas simulações de computador, Eu me perguntei:o que aconteceria se o plasma fosse impactado por um pequeno, perturbação semelhante a uma maré? O resultado foi fenomenal. A oscilação estava realmente excitada e sincronizada com o tempo da perturbação externa. "

Dínamo solar com um toque adicional

No cenário padrão de um dínamo, a rotação do sol e o movimento complexo do plasma solar criam um campo magnético que muda ciclicamente. Dois efeitos interagem aqui:o plasma gira mais rapidamente no equador do sol do que nos pólos. Isso leva ao efeito ômega:as linhas do campo magnético congeladas no plasma se estendem ao redor do sol e convertem o campo magnético em um campo alinhado quase paralelo ao equador solar. O efeito alfa descreve um mecanismo que torce as linhas do campo magnético, forçando o campo magnético de volta na direção norte-sul.

O que exatamente causa o efeito alfa, Contudo, é um assunto de disputa. O modelo de Stefani indica que a instabilidade de Tayler é parcialmente responsável por isso. Os pesquisadores consideram o cenário mais plausível aquele em que um dínamo solar clássico é combinado com as modulações excitadas pelos planetas. "Então o sol seria completamente comum, estrela mais velha cujo ciclo de dínamo, Contudo, é sincronizado com as marés, "resumiu Stefani." A melhor coisa sobre nosso novo modelo é que agora podemos facilmente explicar os efeitos que antes eram difíceis de modelar, como helicópteros "falsos", como observado com manchas solares, ou o conhecido pico duplo na curva de atividade do sol. "

Além de influenciar o ciclo de 11 anos, as forças de maré planetárias também podem ter outros efeitos sobre o sol. Por exemplo, também é concebível que alterem a estratificação do plasma na região de transição entre a zona radiativa interna e a zona de convecção externa do sol (a taquoclina) de modo que o fluxo magnético possa ser conduzido mais facilmente. Nessas condições, a magnitude dos ciclos de atividade também pode ser alterada, como era o caso com o Mínimo Maunder, quando houve um forte declínio na atividade solar para uma fase mais longa.

A longo prazo, um modelo mais preciso do dínamo solar ajudaria os cientistas a quantificar processos relevantes para o clima, como o clima espacial de forma mais eficaz, e talvez até mesmo para melhorar as previsões climáticas um dia. Os novos cálculos do modelo também significam que, além das forças das marés, potencialmente outro, mecanismos até então negligenciados teriam que ser integrados à teoria do dínamo solar, mecanismos com forças fracas que podem, no entanto - como os pesquisadores agora sabem - ter um grande impacto. Para poder investigar esta questão fundamental em laboratório, também, os pesquisadores estão atualmente montando um novo experimento de metal líquido em HZDR.