Captado pela primeira vez o ciclo de vida completo de uma erupção solar

ortesia Mark Cheung, Lockheed Martin e Matthias Rempel, NCAR

Esta visualização é uma animação da proeminência solar modelada no novo estudo. A cor violeta representa plasma, com uma temperatura inferior a 1 milhão Kelvin. O vermelho representa temperaturas entre 1 milhão e 10 milhões Kelvin, e o verde representa temperaturas acima dos 10 milhões Kelvin.

Pela primeira vez, uma equipa de cientistas usou um modelo computacional único e coeso para simular todo o ciclo de vida de uma erupção solar: desde a acumulação de energia milhares de quilómetros abaixo da superfície solar, passando pela emergência de linhas emaranhadas de campo magnético, até à libertação explosiva de energia num flash brilhante.

O feito, detalhado na revista Nature Astronomy, define o cenário para os futuros modelos solares simularem realisticamente o próprio clima do Sol à medida que se desenrola em tempo real, incluindo o aparecimento de manchas solares, que por vezes produzem proeminências e ejeções de massa coronal. Estas erupções podem ter impactos generalizados na Terra, desde interromper redes de energia e redes de comunicações, até prejudicar satélites e pondo os astronautas em perigo.

A investigação foi liderada por cientistas do NCAR (National Center for Atmospheric Research) e do Laboratório de Física Solar e Astrofísica da Lockheed Martin. A nova simulação abrangente captura a formação de uma erupção solar de forma mais realista do que os esforços anteriores, e inclui o espectro de emissões de luz conhecidas por estarem associadas a explosões no Sol.

“Este trabalho permite-nos fornecer uma explicação para o porquê de as erupções terem o aspeto que têm, não apenas num único comprimento de onda, mas no visível, no ultravioleta, no ultravioleta extremo e em raios-X,” disse Mark Cheung, físico da equipa do Laboratório de Física Solar e Astrofísica da Lockheed Martin e académico visitante da Universidade de Stanford. “Estamos a explicar as muitas cores das erupções solares.”

Para o novo estudo, os cientistas tiveram que construir um modelo solar que pudesse estender-se por várias regiões do Sol, capturando o comportamento físico complexo e único de cada uma.

O modelo resultante começa na parte superior da zona de convecção – cerca de 10.000 quilómetros abaixo da superfície do Sol – sobe através da superfície solar e vai até 40.000 km para a atmosfera solar, conhecida como coroa. As diferenças na densidade do gás, na pressão e noutras características do Sol, representadas em todo o modelo, são vastas.

Para simular com sucesso uma erupção solar desde o aparecimento até à libertação de energia, os cientistas precisaram acrescentar equações detalhadas ao modelo que permitissem com que cada região contribuísse para a evolução da erupção solar de maneira realista. Mas também tiveram que ter cuidado para não tornar o modelo tão complicado que deixasse de ser prático a sua execução nos recursos disponíveis de supercomputação.

“Temos um modelo que abrange uma grande variedade de condições físicas, o que o torna muito desafiador,” afirmou o cientista Matthias Rempel do NCAR. “Este tipo de realismo requer soluções inovadoras.”

Para resolver os desafios, Rempel utilizou uma técnica matemática historicamente usada por investigadores que estudam as magnetosferas da Terra e dos outros planetas. A técnica, que permitiu que os cientistas comprimissem a diferença nas escalas de tempo entre as camadas sem perder a precisão, fez com que a equipa de investigação criasse um modelo que fosse realista e computacionalmente eficiente.

O próximo passo foi configurar um cenário do Sol simulado. Em pesquisas anteriores, usando modelos menos complexos, os cientistas precisaram iniciar os modelos quase no momento em que a erupção ia acontecer para conseguirem formar uma explosão.

No novo estudo, a equipa queria ver se o seu modelo podia gerar uma erupção autonomamente. Começaram por criar um cenário com condições inspiradas por uma mancha solar particularmente ativa observada em março de 2014.

A mancha solar deu azo a dúzias de erupções durante o tempo em que foi visível, incluindo uma pertencente à poderosa classe-X e três moderadamente poderosas de classe-M. Os cientistas não tentaram imitar a mancha solar de 2014 com precisão; ao invés, tentaram aproximar os mesmos ingredientes solares que estavam presentes à época – e que foram tão eficazes na produção de proeminências. De seguida, deixaram o modelo correr, vendo se este conseguia produzir uma erupção por conta própria.

“O nosso modelo foi capaz de capturar todo o processo, desde a acumulação de energia, passando pela subida até à superfície, até à coroa, energizando a coroa, e depois chegando ao ponto em que a energia é libertada numa erupção solar,” explicou Rempel.

Agora que o modelo mostrou ser capaz de simular realisticamente todo o ciclo de vida de uma erupção solar, os cientistas vão testá-lo com observações reais do Sol e ver se consegue simular com sucesso o que realmente ocorre na superfície solar.

“Esta foi uma simulação singular inspirada em dados observados,” realçou Rempel. “O próximo passo é inserir diretamente dados observados no modelo e deixá-lo influenciar o que acontece. É uma maneira importante de validar o modelo, e o modelo também nos pode ajudar a entender melhor o que observamos no Sol.”

// CCVAlg

PARTILHAR

RESPONDER

Fim dos debates quinzenais. Rio diz que é o melhor para o país (e pensa em si próprio)

O líder do PSD, Rui Rio, explicou, num vídeo da PSD/TV que defende o fim dos debates quinzenais porque é o "melhor para o país", alegando que esta proposta não tem a "preocupação de dificultar …

Lei de segurança nacional. Taiwan teme ser próximo alvo da China (e Hong Kong pode ser o novo Tibete)

A decisão de Pequim em impor a Hong Kong uma lei draconiana sobre segurança faz crescer os receios de que Taiwan possa ser o próximo alvo da República Popular da China. Por outro lado, teme-se …

Patrick Mahomes assina o maior contrato da história do desporto: 10 anos por 446 milhões

O jogador de futebol americano Patrick Mahomes fez história ao assinar o maior contrato de sempre do mundo do desporto. O quarterback dos Kansas City Chiefs renovou por dez temporadas, num valor total de 446 …

Centeno rejeita conflito de interesses. “Não conseguia emprego em Portugal nas próximas décadas"

O antigo ministro das Finanças está esta quarta-feira a ser ouvido no Parlamento, naquela que é a sua primeira grande prova de fogo no caminho que terá que percorrer até chegar ao cargo de governador …

Centenas de holandeses nas ruas de Albufeira. GNR obrigada a intervir

A Guarda Nacional Republicana (GNR) levantou, no domingo, dezenas de autos de contraordenação a estabelecimentos e a pessoas, em Albufeira, no Algarve, por desrespeito das regras impostas devido à pandemia da Covid-19, disse esta terça-feira …

Soares atravessou jejum de golos, mas há uma estatística em que ninguém o bate

O avançado portista Tiquinho Soares é o jogador que mais golos faz de cabeça, em Portugal e na Europa. Esta temporada, já leva sete cabeceamento certeiros. Tiquinho Soares esteve 12 jogos sem marcar qualquer golo com …

"Dêem a Portugal uma Ponte Aérea". Escocês faz petição e diz que decisão do Reino Unido é injusta

Um escocês admirador de Portugal considera a exclusão da lista de países isentos de quarentena nas chegadas ao Reino Unido “injusta” e “pouco transparente” e por isso promoveu uma petição popular a pedir o levantamento …

Juiz Carlos Alexandre está em isolamento profilático

O juiz Carlos Alexandre encontra-se em isolamento profilático depois de ter participado, no final de junho, numa busca a uma agência bancária em que estiverem envolvidas três pessoas infetadas com covid-19. De acordo com a RTP, …

Jogo de loucos em Itália. Milan de Ibrahimovic derrota Juve de CR7 com golo português

Cristiano Ronaldo fez o 2-0 para a Juventus em casa do AC Milan, porém, o campeão perdeu 4-2 e desperdiçou a oportunidade de ampliar para 10 os pontos de vantagem para a Lazio, derrotada em …

A maior promessa do futebol alemão pede para sair. Chelsea prepara 100 milhões de euros

O internacional alemão Kai Havertz pediu à direção do Leverkusen para sair este verão. O Chelsea é o principal candidato à contratação do médio, tendo de desembolsar 100 milhões de euros. Kai Havertz é provavelmente a …