Erupções poderosas, vistas de tirar o fôlego através dos pólos solares e um curioso "ouriço" solar estão entre as imagens, filmes e dados espetaculares retornados pelo Solar Orbiter desde sua primeira aproximação ao sol. Embora a análise do novo conjunto de dados tenha apenas começado, já está claro que a missão liderada pela ESA está fornecendo os insights mais extraordinários sobre o comportamento magnético do Sol e a maneira como isso molda o clima espacial.
A maior aproximação do Solar Orbiter ao sol, conhecida como periélio, ocorreu em 26 de março. A espaçonave estava dentro da órbita de Mercúrio, a cerca de um terço da distância do Sol à Terra, e seu escudo térmico estava chegando a cerca de 500°C. Mas dissipou esse calor com sua tecnologia inovadora para manter a espaçonave segura e funcionando.

O Solar Orbiter carrega dez instrumentos científicos - nove são liderados pelos Estados Membros da ESA e um pela NASA - todos trabalhando juntos em estreita colaboração para fornecer uma visão sem precedentes de como nossa estrela local "funciona". Alguns são instrumentos de sensoriamento remoto que observam o sol, enquanto outros são instrumentos in situ que monitoram as condições ao redor da espaçonave, permitindo que os cientistas "juntem os pontos" do que vêem acontecendo no sol, ao que o Solar Orbiter "sente". " em sua localização no vento solar a milhões de quilômetros de distância.

Quando se trata de periélio, claramente, quanto mais perto a espaçonave se aproxima do sol, mais finos são os detalhes que o instrumento de sensoriamento remoto pode ver. E, por sorte, a espaçonave também absorveu várias erupções solares e até uma ejeção de massa coronal direcionada à Terra, fornecendo uma amostra da previsão do tempo espacial em tempo real, um esforço que está se tornando cada vez mais importante devido à ameaça que o clima espacial representa. à tecnologia e aos astronautas.

Apresentando o ouriço solar

"As imagens são realmente de tirar o fôlego", diz David Berghmans, Observatório Real da Bélgica, e o principal investigador (PI) do instrumento Extreme Ultraviolet Imager (EUI), que tira imagens de alta resolução das camadas inferiores da atmosfera do sol, conhecidas como a coroa solar. Esta região é onde ocorre a maior parte da atividade solar que impulsiona o clima espacial.

A tarefa agora para a equipe EUI é entender o que eles estão vendo. Esta não é uma tarefa fácil porque o Solar Orbiter está revelando muita atividade no sol em pequena escala. Tendo avistado um recurso ou um evento que eles não podem reconhecer imediatamente, eles devem cavar observações solares passadas por outras missões espaciais para ver se algo semelhante foi visto antes.

“Mesmo que o Solar Obiter parasse de coletar dados amanhã, eu estaria ocupado por anos tentando descobrir todas essas coisas”, diz David Berghmans.

Uma característica particularmente atraente foi vista durante este periélio. Por enquanto, foi apelidado de "o ouriço". Ele se estende por 25.000 quilômetros ao longo do sol e tem uma infinidade de picos de gás quente e frio que se estendem em todas as direções.

Juntar os pontos

O principal objetivo científico do Solar Orbiter é explorar a conexão entre o sol e a heliosfera. A heliosfera é a grande "bolha" do espaço que se estende além dos planetas do nosso Sistema Solar. Está cheio de partículas eletricamente carregadas, a maioria das quais foi expelida pelo sol para formar o vento solar. É o movimento dessas partículas e os campos magnéticos solares associados que criam o clima espacial.

Para mapear os efeitos do sol na heliosfera, os resultados dos instrumentos in-situ, que registram as partículas e os campos magnéticos que varrem a espaçonave, devem ser rastreados até eventos na superfície visível do sol, que são registrados. pelos instrumentos de sensoriamento remoto.

Esta não é uma tarefa fácil, pois o ambiente magnético ao redor do sol é altamente complexo, mas quanto mais perto a espaçonave chegar do sol, menos complicado será rastrear eventos de partículas de volta ao sol ao longo das "rodovias" das linhas do campo magnético . O primeiro periélio foi um teste chave disso, e os resultados até agora parecem muito promissores.

Em 21 de março, alguns dias antes do periélio, uma nuvem de partículas energéticas varreu a espaçonave. Foi detectado pelo Detector Energético de Partículas (EPD). Surpreendentemente, os mais enérgicos chegaram primeiro, seguidos pelos de energias cada vez mais baixas.

"Isso sugere que as partículas não são produzidas perto da espaçonave", diz Javier Rodríguez-Pacheco, da Universidade de Alcalá, Espanha, e PI da EPD. Em vez disso, eles foram produzidos na atmosfera solar, mais perto da superfície do sol. Ao cruzar o espaço, as partículas mais rápidas puxaram à frente das mais lentas, como corredores em uma corrida.

No mesmo dia, o experimento de ondas de rádio e plasma (RPW) os viu chegando, captando a forte varredura característica das frequências de rádio produzidas quando partículas aceleradas – principalmente elétrons – espiralam para fora ao longo das linhas do campo magnético do sol. RPW então detectou oscilações conhecidas como ondas de Langmuir. "Estes são um sinal de que os elétrons energéticos chegaram à espaçonave", diz Milan Maksimovic, LESIA, Observatoire de Paris, França e RPW PI.

Dos instrumentos de sensoriamento remoto, tanto o EUI quanto o Espectrômetro/Telescópio de Raios-X (STIX) viram eventos no Sol que poderiam ter sido responsáveis ​​pela liberação das partículas. Embora as partículas que fluem para o espaço sejam as que EPD e RPW detectaram, é importante lembrar que outras partículas podem viajar para baixo do evento, atingindo os níveis mais baixos da atmosfera do sol. É aqui que entra o STIX.

Enquanto o EUI vê a luz ultravioleta liberada do local da erupção na atmosfera do sol, o STIX vê os raios X que são produzidos quando os elétrons acelerados pela erupção interagem com núcleos atômicos nos níveis mais baixos da atmosfera do sol.

Exatamente como essas observações estão ligadas agora é uma questão para as equipes investigarem. Há alguma indicação da composição das partículas detectadas pelo EPD de que elas provavelmente foram aceleradas por um choque coronal em um evento mais gradual, em vez de impulsivamente de um surto.

"Pode ser que você tenha vários sites de aceleração", diz Samuel Krucker, FHNW, Suíça e PI para STIX.

Adicionando outra reviravolta a esta situação é que o instrumento Magnetômetro (MAG) não registrou nada substancial no momento. No entanto, isso não é incomum. A erupção inicial de partículas, conhecida como Coronal Mass Ejection (CME), carrega um forte campo magnético que o MAG pode registrar facilmente, mas as partículas energéticas do evento viajam muito mais rápido que o CME e podem preencher rapidamente grandes volumes de espaço e, portanto, ser detectado pelo Solar Orbiter. “Mas se o CME perder a espaçonave, o MAG não verá uma assinatura”, diz Tim Horbury, Imperial College, Reino Unido, e MAG PI.

Quando se trata do campo magnético, tudo começa na superfície visível do sol, conhecida como fotosfera. É aqui que o campo magnético gerado internamente explode no espaço. Para saber como é isso, o Solar Orbiter carrega o instrumento Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI). Isso pode ver a polaridade magnética norte e sul na fotosfera, bem como a ondulação da superfície do sol devido às ondas sísmicas que viajam pelo seu interior.

"Nós fornecemos as medições do campo magnético na superfície do sol. Este campo então se expande, entra na coroa e basicamente impulsiona todo o brilho e ação que você vê lá em cima", diz Sami Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen , Alemanha, e o PI para PHI.

Outro instrumento, o Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE), registra a composição da coroa. Esses "mapas de abundância" podem ser comparados ao conteúdo do vento solar visto pelo instrumento Solar Wind Analyzer (SWA).

"Isso irá acompanhar a evolução da composição do vento solar do sol para a espaçonave, e isso nos diz sobre os mecanismos responsáveis ​​pela aceleração do vento solar", diz SPICE PI Frédéric Auchère, Institut d'Astrophysique Spatiale, França .

Previsão do clima espacial

Ao combinar dados de todos os instrumentos, a equipe científica poderá contar a história da atividade solar desde a superfície do sol, até o Solar Orbiter e além. E esse conhecimento é exatamente o que abrirá o caminho para um futuro sistema projetado para prever as condições climáticas do espaço na Terra em tempo real. No período que antecedeu o periélio, o Solar Orbiter até teve um gostinho de como esse sistema poderia operar.

A espaçonave estava voando a montante da Terra. Essa perspectiva única significava que estava monitorando as condições do vento solar que atingiria a Terra várias horas depois. Como a espaçonave estava em contato direto com a Terra, com seus sinais viajando na velocidade da luz, os dados chegaram ao solo em poucos minutos, prontos para análise. Por sorte, houve várias ejeções de massa coronal (CME) detectadas nessa época, algumas delas indo diretamente para a Terra.

Em 10 de março, um CME varreu a espaçonave. Usando dados do MAG, a equipe conseguiu prever quando atingiria a Terra posteriormente. O anúncio desta notícia nas redes sociais permitiu que os observadores do céu estivessem prontos para a aurora, que chegou devidamente cerca de 18 horas depois na hora prevista.

Essa experiência deu ao Solar Orbiter um gostinho de como é prever a condição do clima espacial na Terra em tempo real. Tal empreendimento está se tornando cada vez mais importante devido à ameaça que o clima espacial representa para a tecnologia e os astronautas.

A ESA está atualmente planejando uma missão chamada ESA Vigil, que ficará estacionada em um lado do sol, olhando para a região do espaço que leva à Terra. Seu trabalho será a imagem de CMEs viajando por esta região, especialmente aqueles que se dirigem ao nosso planeta. Durante o próprio periélio, o Solar Orbiter foi posicionado de forma que seus instrumentos Metis e SoloHI pudessem fornecer exatamente esses tipos de imagens e dados.

Metis tira fotos da coroa de 1,7 a 3 raios solares. Ao apagar o disco brilhante do sol, ele vê a coroa mais fraca. "Ele fornece os mesmos detalhes que as observações de eclipses totais baseadas no solo, mas em vez de alguns minutos, Metis pode observar continuamente", diz Marco Romoli, da Universidade de Florença, Itália, e PI para Metis.

SoloHI registra imagens feitas de luz solar espalhada pelos elétrons no vento solar. Uma erupção em particular, em 31 de março, chegou à classe X, as erupções solares mais energéticas conhecidas. Até agora, os dados não foram analisados ​​porque muitos deles permanecem na espaçonave esperando para serem baixados. Agora que o Solar Orbiter está mais longe da Terra, a taxa de transferência de dados diminuiu e os pesquisadores devem ser pacientes – mas eles estão mais do que prontos para começar sua análise quando chegar.

“Estamos sempre interessados ​​nos grandes eventos porque eles produzem as maiores respostas e a física mais interessante porque você está olhando para os extremos”, diz Robin Colaninno, Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA, Washington DC, e SoloHI PI.

Em breve

Não há dúvida de que as equipes de instrumentos agora têm seu trabalho cortado. O periélio foi um enorme sucesso e gerou uma vasta qualidade de dados extraordinários. E é só um gostinho do que está por vir. A espaçonave já está correndo pelo espaço para se alinhar para sua próxima – e um pouco mais próxima – passagem do periélio em 13 de outubro a 0,29 vezes a distância Terra-Sol. Antes disso, em 4 de setembro, fará seu terceiro sobrevoo de Vênus.

O Solar Orbiter já tirou suas primeiras fotos das regiões polares em grande parte inexploradas do Sol, mas muito mais ainda está por vir.

Em 18 de fevereiro de 2025, o Solar Orbiter encontrará Vênus pela quarta vez. Isso aumenta a inclinação da órbita da espaçonave para cerca de 17 graus. O quinto sobrevoo de Vênus em 24 de dezembro de 2026 aumentará ainda mais para 24 graus e marcará o início da missão de "alta latitude".

Nesta fase, o Solar Orbiter verá as regiões polares do sol mais diretamente do que nunca. Essas observações de linha de visão são fundamentais para desvendar o complexo ambiente magnético nos pólos, que por sua vez pode conter o segredo do ciclo de 11 anos de atividade crescente e minguante do sol.

"Estamos muito entusiasmados com a qualidade dos dados do nosso primeiro periélio", diz Daniel Müller, cientista do projeto da ESA para o Solar Orbiter. "É quase difícil acreditar que este é apenas o começo da missão. Nós estaremos realmente muito ocupados." + Explorar mais

O Solar Orbiter cruza a linha Terra-Sol enquanto se dirige para o Sol