Uma equipe de físicos solares liderada por Laurent Gizon do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS) e da Universidade de Göttingen, na Alemanha, relatou a descoberta de oscilações globais do Sol com períodos muito longos, comparável ao período de rotação solar de 27 dias. As oscilações se manifestam na superfície solar como movimentos giratórios com velocidades da ordem de 5 quilômetros por hora. Esses movimentos foram medidos através da análise de 10 anos de observações do Solar Dynamics Observatory (SDO) da NASA. Usando modelos de computador, os cientistas mostraram que as oscilações recém-descobertas são modos ressonantes e devem sua existência à rotação diferencial do Sol. As oscilações ajudarão a estabelecer novas maneiras de sondar o interior do Sol e obter informações sobre a estrutura interna e dinâmica de nossa estrela. Os cientistas descrevem suas descobertas em uma carta que aparecerá hoje no jornal Astronomia e Astrofísica .

Na década de 1960, as notas musicais agudas do Sol foram descobertas:o Sol toca como um sino. Milhões de modos de oscilações acústicas com curtos períodos, perto de 5 minutos, são excitados por turbulência convectiva perto da superfície solar e estão presos no interior solar. Essas oscilações de 5 minutos têm sido observadas continuamente por telescópios terrestres e observatórios espaciais desde meados dos anos 1990 e têm sido usadas com muito sucesso por heliosismologistas para aprender sobre a estrutura interna e dinâmica de nossa estrela - assim como os sismólogos aprendem sobre o interior do Terra estudando terremotos. Um dos triunfos da heliosismologia é ter mapeado a rotação do Sol em função da profundidade e da latitude (a rotação diferencial solar).

Além das oscilações de 5 minutos, oscilações de período muito mais longo foram previstas para existir nas estrelas há mais de 40 anos, mas não tinha sido identificado no Sol até agora. "As oscilações de longo período dependem da rotação do Sol; elas não são acústicas por natureza, "diz Laurent Gizon, autor principal do novo estudo e diretor do MPS. "Detectar as oscilações de longo período do Sol requer medições dos movimentos horizontais na superfície do Sol ao longo de muitos anos. As observações contínuas do Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) a bordo do SDO são perfeitas para este propósito."

A equipe observou muitas dezenas de modos de oscilação, cada um com seu próprio período de oscilação e dependência espacial. Alguns modos de oscilação têm velocidade máxima nos pólos, alguns em latitudes médias, e alguns perto do equador. Os modos com velocidade máxima perto do equador são os modos de Rossby, que a equipe já havia identificado em 2018. "As oscilações de longo período se manifestam como movimentos giratórios muito lentos na superfície do Sol, com velocidades de cerca de 5 quilômetros por hora - sobre a velocidade de caminhada de uma pessoa, "diz Zhi-Chao Liang da MPS. Kiran Jain da NSO, junto com B. Lekshmi e Bastian Proxauf do MPS, confirmou os resultados com dados do Global Oscillation Network Group (GONG), uma rede de seis observatórios solares nos EUA, Austrália, Índia, Espanha, e Chile.

Para identificar a natureza dessas oscilações, a equipe comparou os dados observacionais a modelos de computador. "Os modelos nos permitem olhar dentro do interior do Sol e determinar a estrutura tridimensional completa das oscilações, "explica o aluno de pós-graduação da MPS Yuto Bekki. Para obter as oscilações do modelo, a equipe começou com um modelo da estrutura do Sol e rotação diferencial inferida da heliosismologia. Além disso, a força da condução convectiva nas camadas superiores, e a amplitude dos movimentos turbulentos são contabilizados no modelo. As oscilações livres do modelo são encontradas considerando perturbações de pequena amplitude no modelo solar. As velocidades correspondentes na superfície são uma boa combinação com as oscilações observadas e permitiram que a equipe identificasse os modos.

"Todas essas novas oscilações que observamos no Sol são fortemente afetadas pela rotação diferencial do Sol, "diz o cientista do MPS Damien Fournier. A dependência da rotação solar com a latitude determina onde os modos têm amplitudes máximas." As oscilações também são sensíveis às propriedades do interior do Sol:em particular à força dos movimentos turbulentos e à viscosidade relacionada de o meio solar, bem como à força da direção convectiva, "diz Robert Cameron do MPS. Essa sensibilidade é forte na base da zona de convecção, cerca de duzentos mil quilômetros abaixo da superfície solar. "Assim como estamos usando oscilações acústicas para aprender sobre a velocidade do som no interior solar com heliosismologia, podemos usar as oscilações de longo período para aprender sobre os processos turbulentos, " ele adiciona.

"A descoberta de um novo tipo de oscilação solar é muito emocionante porque nos permite inferir propriedades, como a força da direção convectiva, que em última análise controlam o dínamo solar, "diz Laurent Gizon. O potencial de diagnóstico dos modos de longo período será totalmente realizado nos próximos anos usando um novo modelo de computador exascale que está sendo desenvolvido como parte do projeto WHOLESUN, apoiado por uma Bolsa de Sinergia 2018 do Conselho Europeu de Pesquisa.