Primeiro tudo parece quieto. De repente, um flash brilhante ilumina o telescópio. Num instante, jatos de plasma superaquecido florescem contra a escuridão do espaço.

Visto da Terra, as explosões solares dão um show elegante. Mas essas fitas de plasma dançantes são estilhaços de explosões violentas. O processo energético que os alimenta, conhecido como reconexão magnética, não apenas aciona foguetes. A reconexão magnética molda o comportamento do plasma, ou gás eletrificado, que compõe mais de 99% do universo observável. No entanto, as travessuras da reconexão magnética são apenas parcialmente compreendidas - e as erupções no Sol estão entre os melhores lugares para estudá-las.

É por isso que Charles Kankelborg, físico espacial da Montana State University em Bozeman, está lançando o espectrógrafo ultravioleta extremo de imagens instantâneas, ou ESIS, foguete de sondagem.

O ESIS fará um vôo de 15 minutos acima da atmosfera da Terra para observar erupções em uma camada do Sol chamada região de transição. Ao observar mudanças sutis na luz, ESIS rastreará essas explosões de volta à sua origem. O objetivo é avaliar se florescem a partir de um único ponto, ou, em vez disso, atire de muitos locais desconectados. O foguete financiado pela NASA será lançado do White Sands Missile Range, no Novo México, em 24 de setembro, 2019.

Mini-explosões de espionagem

As erupções solares foram documentadas pela primeira vez em 1859, mas se passaram outros noventa anos antes que os cientistas propusessem que a reconexão magnética fosse o gatilho.

A reconexão magnética ocorre quando duas linhas de campo magnético opostas se chocam e se reconfiguram de forma explosiva. Quando ocorre em chamas, o resultado é um flash brilhante - com efeitos que podem atingir a Terra. As erupções solares emitem luz de raios-X e partículas energéticas que, se dirigido pela Terra, pode colocar em perigo astronautas e satélites.

O problema de usar sinalizadores para estudar a reconexão magnética é o quão imprevisíveis eles são. "É muito difícil programar um flare durante o lançamento, "disse Kankelborg, rindo. "Mas você pode lançar a qualquer momento e ver muitas explosões na região de transição."

A região de transição solar é um pedaço de sol de sessenta milhas de espessura, espremido entre dois extremos. De um lado está o comparativamente legal, Superfície solar de 10 mil graus Fahrenheit. No outro, a atmosfera externa superaquecida cerca de 300 vezes mais quente. A região de transição é o lar de uma série de erupções magnéticas que, embora menor do que foguetes, ocorrem com muito mais frequência.

Da Terra, a maioria dessas erupções são vistas mortas, um ângulo menos do que o ideal que os faz se misturar com muitos outros pontos brilhantes do sol. Para encontrar erupções genuínas, a equipe ESIS usa uma técnica frequentemente usada conhecida como deslocamento Doppler, mas de uma forma adaptada a eventos explosivos.

Eles começam com o fato de que gases em certas temperaturas emitem comprimentos de onda únicos de luz, conhecidas como suas linhas espectrais. Por exemplo, por volta dos 90, 000 graus Fahrenheit, o hélio ionizado - que perdeu um de seus dois elétrons - emite luz em um comprimento de onda de 30,4 nanômetros. Esse comprimento de onda é como a impressão digital do hélio, uma maneira de dizer que está lá de longe.

Quando os gases se movem, suas linhas espectrais se movem junto com eles. Este é o desvio Doppler. Quando um gás está se aproximando de você, seu comprimento de onda muda para o azul, ou amassado em direção à extremidade mais azul do espectro. 30,4 nanômetros podem se tornar os 30,39 nanômetros ligeiramente mais curtos. A luz de uma fonte que se afasta rapidamente é esticada, ou redshifted, ficando um pouco mais vermelho.

O deslocamento Doppler informa aos cientistas se uma fonte de luz está indo ou vindo. Mas o que acontece quando ele explode?

Quando os espectros explodem

Dependendo da forma da explosão, uma linha espectral pode se dividir em duas, ou ampliar em uma grande protuberância. Qual deles ele faz vai ajudar a equipe ESIS a responder sua pergunta principal:se a reconexão magnética é legal, ou bagunçado.

As evidências até agora são confusas. Em um vôo de foguete anterior, O ex-aluno de Kankelborg, Tom Rust, observou explosões que se dividiram em duas. Os resultados apoiaram o modelo elegante. "Mas isso não é muito conclusivo, porque estávamos olhando para apenas um comprimento de onda, "disse Kankelborg. Um conjunto de dados mais diversificado pode contar uma história diferente. Na verdade, o espectrógrafo de imagem da região da interface ou satélite IRIS, no qual Kankelborg é um co-investigador, viu evidências para o alargamento das linhas espectrais, apoiando o modelo confuso. Uma vez que estas foram observações de diferentes explosões, fazer uma comparação é difícil.

O próximo vôo do ESIS será a primeira chance de endireitar exatamente o que eles estão vendo. A equipe do foguete está coordenando suas observações com o IRIS da NASA e a missão Hinode da JAXA / NASA para ver essas explosões de todos esses observatórios de uma vez.

"Se conseguirmos ver os mesmos eventos explosivos com todos esses instrumentos, teremos uma visão incrivelmente abrangente, "disse Kankelborg.

ESIS será lançado em um foguete Black Brant IX a uma altitude estimada de 160 milhas de altura, por cinco minutos de tempo total de observação. O foguete observará linhas espectrais de três elementos diferentes em temperaturas entre 8, 500 graus F e 1,8 milhões de graus F. Após o vôo, o pára-quedas da carga útil se abrirá conforme deriva de volta à superfície para recuperação.