A missão PUNCH consistirá em quatro microssatélites observando o Sol e otimizados para visualizar o jovem vento solar. Crédito:SwRI
Os cientistas sabem que um vento solar sai do Sol e se precipita no vazio do espaço, constantemente esbofeteando a Terra e os outros planetas com ventos fortes de partículas carregadas.
Eles simplesmente nunca viram isso, pelo menos não como um perfeito, processo conectado.
Em vez de, cientistas confiaram em um punhado de telescópios de observação solar, nenhum otimizado para ver o vento, para encaixar as peças do quebra-cabeça de como o vento se desenrola do Sol, eventualmente se libertando dos campos magnéticos da estrela. A imagem desconexa que esses instrumentos pintam - que, na melhor das hipóteses, deixa pontos cegos nos pólos do Sol - torna difícil determinar como o vento evolui.
Uma constelação de quatro microssatélites recentemente financiada, apelidado de PUNCH (Polarímetro para Unificar a Coroa e a Heliosfera), vai mudar isso.
"Com os instrumentos existentes, sempre tivemos que consertar as coisas com lacunas entre eles, "disse Sarah Gibson, diretor interino do Observatório de Alta Altitude do Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (NCAR), quem está coordenando os esforços científicos da missão. "O PUNCH preenche as lacunas e combina os dados de uma maneira completamente uniforme e consistente. Tudo é combinado pelo design."
O PUNCH também ajudará os pesquisadores a entender melhor a estrutura e a trajetória das ejeções de massa coronal depois de irromper da superfície do Sol, informações que podem ser críticas para melhorar as previsões de como esses fenômenos climáticos espaciais podem impactar a Terra. As ejeções de massa coronal (CMEs) têm o potencial de colocar satélites e astronautas em perigo, e interromper as comunicações de rádio e GPS, e na pior das hipóteses, desencadeiam correntes subterrâneas que podem derrubar as redes de energia - mas o grau de impacto depende de seu caminho para longe do Sol e de como seu campo magnético é orientado em relação ao da Terra.
SOCO, que está sendo liderado pelo Southwest Research Institute (SwRI), foi selecionado em junho pela NASA para ser financiado como uma missão de Pequenos Exploradores (SMEX). A data de lançamento prevista para os satélites, cada um pesando cerca de 100 libras, uma vez construído, é em 2022.
Além de NCAR e SwRI, outros parceiros da missão incluem o Laboratório de Pesquisa Naval, Laboratório Rutherford Appleton, e uma equipe científica em vários continentes.
Os satélites PUNCH irão mapear o fluxo do vento solar, que pode ser visto aqui. Para obter esta animação, os cientistas usaram instrumentos a bordo de uma espaçonave da NASA existente em um modo especial. As observações do PUNCH serão muito mais sensíveis e cobrem um campo de visão mais amplo. Crédito:NASA
Mapeando continuamente o vento
Os cientistas há muito tempo estão curiosos sobre a transição entre a coroa do Sol (ou atmosfera externa) e a heliosfera (a bolha que envolve todos os planetas e é permeada pelo vento solar). Onde começa um e termina o outro?
À medida que o jovem vento solar flui através da coroa, seu comportamento ainda é dominado pelos campos magnéticos do Sol. Mas uma vez que escapa da coroa, seu comportamento muda. As observações do vento solar feitas com a colcha de retalhos dos telescópios existentes sugerem que o vento acelera e se torna mais turbulento ao sair da coroa, fazendo com que pareça quase fofo. Agora os cientistas querem saber a localização da fronteira, chamada de Zona Alfvén, e se a fofura, chamada floculação, nas observações é devido a uma mudança real no vento ou apenas um subproduto da junção de dados de diferentes telescópios.
PUNCH foi projetado para responder a essas perguntas. São quatro, satélites do tamanho de malas irão, pela primeira vez, mapear continuamente o fluxo do jovem vento solar da coroa externa para a heliosfera interna.
"Porque PUNCH combinou instrumentos, podemos olhar para essa transição e saber se o que estamos vendo é por causa do instrumento ou por causa da física fundamental, "Gibson disse.
Os instrumentos a bordo dos quatro microssatélites são 10 vezes mais sensíveis do que quaisquer telescópios anteriores e sua formação - com um satélite próximo e três trabalhando juntos para varrer uma área mais distante - garantirá uma visão contínua.
Uma visão tridimensional
Os instrumentos a bordo do PUNCH também observarão luz polarizada e não polarizada. A luz pode se tornar polarizada quando se espalha pelas partículas da atmosfera terrestre ou solar. Medir a luz polarizada e contrastá-la com a luz não polarizada pode dar aos cientistas uma visão tridimensional da densidade e estrutura das partículas.
Isso pode ser especialmente útil ao tentar determinar os impactos de um CME. Combinar as informações coletadas de imagens polarizadas e não polarizadas de um CME poderia permitir aos cientistas determinar sua trajetória e compreender melhor sua estrutura, que por sua vez, poderia revelar a orientação de seu campo magnético, Disse Gibson.
Os satélites PUNCH terão dificuldade em coletar essas informações sobre CMEs lançados diretamente em direção à Terra, uma vez que eles estão observando o Sol da própria órbita da Terra. Contudo, As observações PUNCH de CMEs com trajetórias distantes da Terra fornecerão informações únicas que podem informar os métodos de previsão do tempo espacial futuro.
"Fotografar o céu em luz polarizada é o molho secreto da missão, "disse o cientista do SwRI Craig DeForest, Investigador principal de PUNCH. "Quando a luz do sol reflete nos elétrons, ele se torna polarizado. Esse efeito de polarização nos permite medir como as características do vento solar se movem e evoluem em três dimensões, em vez de apenas um plano de imagem 2-D. PUNCH é a primeira missão com sensibilidade e capacidade de polarização para rastrear rotineiramente os recursos do vento solar em 3-D. "
