As imagens fotoféricas e cromosféricas foram registradas com o satélite Hinode, enquanto as linhas coloridas entre estão visualizando a presença de linhas de campo magnético das simulações numéricas realistas dos pesquisadores usando o Sheffield Advanced Code (SAC). As curvas vermelhas e azuis são redemoinhos detectados pelo algoritmo de detecção automática de redemoinhos (ASDA) desenvolvido pelos pesquisadores. Crédito:Liu et al. Nature Communications, 10:3504, 2019
Uma equipe internacional de cientistas liderada pela Universidade de Sheffield descobriu evidências observacionais não detectadas anteriormente de pulsos de ondas energéticas frequentes do tamanho do Reino Unido, transportando energia da superfície solar para a alta atmosfera solar.
Ondas e pulsos magnéticos de plasma têm sido amplamente sugeridos como um dos principais mecanismos que poderiam responder à questão de longa data de por que a temperatura da atmosfera solar aumenta dramaticamente, de milhares a milhões de graus, conforme você se afasta da superfície solar.
Muitas teorias foram apresentadas, incluindo alguns desenvolvidos na Universidade de Sheffield, por exemplo, aquecer o plasma por ondas magnéticas ou plasma magnético - mas a validação observacional da onipresença de um mecanismo de transporte de energia adequado provou ser um desafio até agora.
Ao desenvolver abordagens inovadoras, matemáticos aplicados no Centro de Pesquisa de Física Solar e Plasma Espacial (SP2RC) na Escola de Matemática e Estatística da Universidade de Sheffield, e a Universidade de Ciência e Tecnologia da China, descobriram evidências observacionais únicas de pulsos de ondas energéticas abundantes, em homenagem ao ganhador do Prêmio Nobel Hannes Alfvén, na atmosfera solar.
Descobriu-se que esses pulsos de Alfvén de curta duração são gerados por redemoinhos de plasma fotosférico predominantes do tamanho das Ilhas Britânicas, que são sugeridos para ter uma população de pelo menos 150, 000 na fotosfera solar em qualquer momento.
Professor Robertus Erdélyi (também conhecido como von Fáy-Siebenbürgen), Chefe do SP2RC, disse:"Os movimentos giratórios estão em toda parte no universo, de afundar água em torneiras domésticas com um tamanho de centímetros, a tornados na Terra e no Sol, jatos solares e galáxias espirais com um tamanho de até 520, 000 anos-luz. Este trabalho mostrou, pela primeira vez, a evidência observacional de que redemoinhos onipresentes na atmosfera solar podem gerar pulsos Alfvén de curta duração.
O cilindro cinza representa um tubo de fluxo magnético, enquanto as linhas verdes são linhas de campo magnético. As regiões com a cor roxa nas linhas de campo destacam a localização do pulso magnético de propagação de Alfvén. Diferentes cores no disco central representam diferentes densidades locais de plasma. A figura ilustra como um pulso magnético de plasma Alfvén aparecerá como os redemoinhos cromosféricos observados. Uma animação online desta figura está disponível. Crédito:Liu et al. Nature Communications, 10:3504, 2019
"Os pulsos de Alfvén gerados penetram facilmente na atmosfera solar ao longo de tubos de fluxo magnético em forma de cilindro, uma forma de magnetismo um pouco como as árvores em uma floresta. Os pulsos podem viajar para cima e atingir o topo das camadas cromosféricas solares, ou, mesmo além. "
Os modos Alfvén são atualmente muito difíceis de observar diretamente, porque eles não causam nenhuma concentração de intensidade local ou rarefação enquanto fazem sua jornada através de um plasma magnetizado. Eles são difíceis de serem distinguidos por observação de alguns outros tipos de modos de plasma magnético, como as conhecidas ondas de plasma magnético transversal, frequentemente chamados de modos de torção.
"O fluxo de energia transportado pelos pulsos de Alfvén que detectamos agora é estimado em mais de 10 vezes maior do que o necessário para aquecer a cromosfera solar superior local, "disse a Dra. Jiajia Liu, associado de pesquisa de pós-doutorado.
"A cromosfera é uma camada relativamente fina entre a superfície solar e a corona extremamente quente. A cromosfera solar aparece como um anel vermelho ao redor do Sol durante eclipses solares totais."
O professor Erdélyi acrescentou:"Por muito tempo, tem sido uma questão fascinante para a comunidade científica - como o Sol e muitas outras estrelas fornecem energia e massa para suas atmosferas superiores. Nossos resultados, como parte de uma empolgante colaboração entre o Reino Unido e a China, envolvendo nossos melhores cientistas em início de carreira, como Drs Jiajia Liu, Chris Nelson e Ben Snow, são um passo importante no sentido de abordar o fornecimento da energia não térmica necessária para aquecimento solar e de plasma astrofísico.
"Nós acreditamos, esses redemoinhos de plasma magnético fotosférico do tamanho do Reino Unido também são candidatos muito promissores não apenas para energia, mas também para transporte de massa entre as camadas inferior e superior da atmosfera solar. Nossa pesquisa futura com meus colegas da SP2RC agora se concentrará neste novo quebra-cabeça. "
