Visualização tridimensional das oscilações de alta latitude do sol. Instantâneo das linhas de corrente das oscilações de longo período de alta latitude na zona de convecção. As cores vermelha e azul denotam os fluxos zonais prógrados (o mesmo que rotação) e retrógrados (opostos à rotação), respectivamente. Crédito:MPS / Y. Bekki O padrão de rotação diferencial do Sol tem intrigado os cientistas há décadas:enquanto os pólos giram com um período de aproximadamente 34 dias, as latitudes médias giram mais rápido e a região equatorial requer apenas aproximadamente 24 dias para uma rotação completa.
Além disso, os avanços na heliosismologia (isto é, sondar o interior solar com a ajuda de ondas acústicas solares) estabeleceram que este perfil rotacional é quase constante em toda a zona de convecção. Esta camada do Sol estende-se desde uma profundidade de aproximadamente 200.000 quilómetros até à superfície solar visível e é o lar de violentas convulsões de plasma quente que desempenham um papel crucial na condução do magnetismo e da actividade solar.
Embora os modelos teóricos tenham postulado há muito tempo uma ligeira diferença de temperatura entre os pólos solares e o equador para manter o padrão de rotação do Sol, esta tem-se revelado notoriamente difícil de medir. Afinal, as observações têm que “olhar através” do fundo do interior profundo do Sol, que mede até um milhão de graus de temperatura. No entanto, como mostram os pesquisadores do Instituto Max Planck de Pesquisa do Sistema Solar (MPS), agora é possível determinar a diferença de temperatura a partir das observações das oscilações de longo período do Sol.
O trabalho está publicado na revista Science Advances .
Na sua análise de dados observacionais obtidos pelo Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) a bordo do Solar Dynamics Observatory da NASA de 2017 a 2021, os cientistas voltaram-se para oscilações solares globais com longos períodos que podem ser discernidos como movimentos giratórios na superfície solar. Cientistas do MPS relataram a descoberta dessas oscilações inerciais há três anos. Entre estes modos observados, os modos de alta latitude com velocidades de até 70 km por hora provaram ser especialmente influentes.
Para estudar a natureza não linear destas oscilações de alta latitude, a equipe conduziu um conjunto de simulações numéricas tridimensionais. Nas suas simulações, as oscilações de alta latitude transportam calor dos pólos solares para o equador, o que limita a diferença de temperatura entre os pólos do Sol e o equador a menos de sete graus.
“Esta diferença muito pequena de temperatura entre os pólos e o equador controla o equilíbrio do momento angular no Sol e, portanto, é um importante mecanismo de feedback para a dinâmica global do Sol”, diz o Diretor do MPS, Prof.
Em suas simulações, os pesquisadores descreveram pela primeira vez os processos cruciais em um modelo totalmente tridimensional. Os esforços anteriores limitaram-se a abordagens bidimensionais que assumiam a simetria em torno do eixo de rotação do Sol.
“Combinar as simulações não lineares com as observações permitiu-nos compreender a física das oscilações de longo período e o seu papel no controlo da rotação diferencial do Sol”, diz o pós-doutorando do MPS e autor principal do estudo, Dr.
As oscilações solares de alta latitude são impulsionadas por um gradiente de temperatura de forma semelhante aos ciclones extratropicais na Terra. A física é semelhante, embora os detalhes sejam diferentes:"No Sol, o pólo solar é cerca de sete graus mais quente que o equador e isso é suficiente para impulsionar fluxos de cerca de 70 quilômetros por hora sobre uma grande fração do Sol. O processo é algo semelhante à condução de ciclones", diz o cientista do MPS, Dr. Robert Cameron.
Sondar a física do interior profundo do Sol é difícil. Este estudo é importante porque mostra que as oscilações de longo período do Sol não são apenas sondas úteis do interior solar, mas também desempenham um papel ativo na forma como o Sol funciona. Trabalhos futuros terão como objetivo compreender melhor o papel dessas oscilações e seu potencial diagnóstico.
