Pela primeira vez, os cientistas observaram ondas de plasma de uma explosão solar focada por um buraco coronal, semelhante à focagem de ondas sonoras responsáveis ​​pelo efeito Rotunda na arquitetura ou à focagem da luz por um telescópio ou microscópio.



A descoberta, publicada na Nature Communications , poderia ser usado para diagnosticar propriedades do plasma, incluindo "tsunamis solares" gerados por explosões solares, e na investigação de focos de ondas de plasma de outros sistemas astronômicos.

A coroa solar é a parte mais externa da atmosfera do Sol, uma região que consiste em loops de plasma magnético e erupções solares. Feito principalmente de íons e elétrons carregados, ele se estende por milhões de quilômetros no espaço e tem uma temperatura de mais de um milhão de Kelvin, e é especialmente proeminente durante um eclipse solar total, quando é chamado de “anel de fogo”.

Ondas magnetohidrodinâmicas na coroa são oscilações em fluidos eletricamente carregados, influenciados pelos campos magnéticos do Sol. Desempenham um papel fundamental na coroa, aquecendo o plasma coronal, acelerando o vento solar e gerando poderosas explosões solares que deixam a coroa e viajam para o espaço.

Eles já foram observados passando por fenômenos ondulatórios típicos, como refração, transmissão e reflexão na coroa, mas até agora não foram observados sendo focados.

Utilizando observações de alta resolução do Solar Dynamics Observatory, um satélite da NASA que observa o Sol desde 2010, um grupo de investigação composto por cientistas de várias instituições chinesas e um da Bélgica analisou dados de uma explosão solar de 2011.

A erupção provocou perturbações quase periódicas de grande intensidade que se moviam ao longo da superfície solar. Uma forma de ondas magnetohidrodinâmicas, os dados revelaram uma série de frentes de onda em forma de arco com o centro da explosão no centro.

Este trem de ondas propagou-se em direção ao centro do disco solar e moveu-se através de um buraco coronal – uma região de plasma relativamente frio – a uma latitude baixa em relação ao equador do Sol, a uma velocidade de cerca de 350 quilómetros por segundo.

Um buraco coronal é uma região temporária de plasma frio e menos denso na coroa solar; aqui o campo magnético do Sol se estende para o espaço além da coroa. Freqüentemente, o campo magnético estendido retorna à coroa para uma região de polaridade magnética oposta, mas às vezes o campo magnético permite que o vento solar escape para o espaço muito mais rapidamente do que a velocidade da onda na superfície.

Nesta observação, à medida que as frentes de onda se moviam através da extremidade mais distante do buraco coronal, as frentes de onda originais em forma de arco mudaram para uma forma anti-arco, com a curvatura invertida em 180 graus, de curvada para fora para em forma de sela para fora. Eles então convergiram para um ponto focado no lado oposto do buraco coronal, assemelhando-se a uma onda de luz passando através de uma lente convergente, com a forma do buraco coronal atuando como uma lente magnetohidrodinâmica.

Simulações numéricas utilizando propriedades das ondas, da coroa e do buraco coronal confirmaram que a convergência era o resultado esperado.

O grupo só conseguiu determinar a variação da intensidade e amplitude das ondas depois que o trem de ondas – a série de frentes de onda em movimento – passou pelo buraco coronal.

Como esperado, a intensidade (amplitude) das ondas magnetohidrodinâmicas aumentou do buraco até o ponto focal entre duas a seis vezes, e a densidade do fluxo de energia aumentou por um fator de quase sete da região de pré-focagem para a região próxima ao foco. ponto, mostrando que o buraco coronal também concentrava energia, assim como uma lente telescópica convexa.

O ponto focal estava a cerca de 300.000 km da borda do buraco coronal, mas a focagem não é perfeita porque a forma do buraco coronal não é exata. Pode-se, portanto, esperar que este tipo de lente magneto-hidrodinâmica ocorra com formações planetárias, estelares e galácticas, muito semelhante à lente gravitacional da luz (de muitos comprimentos de onda) que foi observada em torno de algumas estrelas.

Embora fenômenos de ondas magnetohidrodinâmicas solares, como refração, transmissão e reflexão na coroa, tenham sido observados anteriormente, este é o primeiro efeito de lente de tais ondas que foi observado diretamente. Acredita-se que o efeito de lente seja devido a mudanças bruscas (gradientes) da temperatura da coroa, da densidade do plasma e da intensidade do campo magnético solar no limite do buraco coronal, bem como à forma particular do buraco.

Diante disso, simulações numéricas explicaram o efeito de lente através dos métodos da acústica geométrica clássica, utilizados para explicar o comportamento das ondas sonoras, semelhantes à óptica geométrica das ondas de luz.

“O buraco coronal atua como uma estrutura natural para focar a energia da onda magnetohidrodinâmica, semelhante ao livro de fricção científica [e filme] ‘O Problema dos Três Corpos’, no qual o sol é usado como um amplificador de sinal”, disse co- autor Ding Yuan, do Laboratório Chave de Shenzhen de Previsão Numérica para Tempestades Espaciais no Instituto de Tecnologia Harbin em Guangdong, China.