A cerca de 5.000 quilômetros acima da superfície do sol está uma questão secular para os físicos solares - como as temperaturas na atmosfera superior da estrela (coroa) são centenas de vezes mais altas do que as temperaturas na superfície visível do sol?

Uma equipe internacional de cientistas tem uma nova resposta para a questão - comumente chamada de problema de aquecimento coronal do sol - com novos dados observacionais obtidos com o Telescópio Solar Goode de 1,6 metros (GST) no Observatório Solar de Big Bear (BBSO), operado pela Centro de Pesquisa Solar Terrestre do NJIT (CSTR).

Em um estudo publicado na Nature Astronomy , os pesquisadores revelaram a descoberta de intensa energia de onda de uma região de plasma relativamente fria, escura e fortemente magnetizada no sol, capaz de atravessar a atmosfera solar e manter temperaturas de um milhão de graus Kelvin dentro da coroa.

Os pesquisadores dizem que a descoberta é a chave mais recente para desvendar uma série de mistérios relacionados à estrela mais próxima da Terra.

"O problema do aquecimento coronal é um dos maiores mistérios na pesquisa de física solar. Ele existe há quase um século", disse Wenda Cao, diretora do BBSO e professora de física do NJIT, coautora do estudo. “Com este estudo, temos novas respostas para este problema, que podem ser a chave para desvendar muitas questões confusas sobre transporte e dissipação de energia na atmosfera solar, bem como a natureza do clima espacial”.

Usando os recursos exclusivos de imagem do GST, a equipe liderada por Yuan Ding conseguiu inicialmente capturar oscilações transversais na região mais escura e fria do sol, chamada de umbra de manchas solares.

Essas regiões escuras de manchas solares podem se formar à medida que o forte campo magnético da estrela suprime a condução térmica e dificulta a fornecimento de energia do interior mais quente para a superfície visível (ou fotosfera), onde as temperaturas atingem aproximadamente 5.000 graus Celsius.

Para investigar, a equipe mediu a atividade relacionada a inúmeras características escuras detectadas em uma mancha solar ativa registrada em 14 de julho de 2015 pelo GST do BBSO - incluindo movimentos transversais oscilatórios de plasma dentro da umbra da mancha solar em que o campo magnético é mais de 6.000 vezes mais forte do que da Terra.

“As fibrilas aparecem como estruturas em forma de cone com uma altura típica de 500-1.000 km e uma largura de cerca de 100 km”, explicou Vasyl Yurchyshyn, professor de heliofísica do NJIT-CSTR e cientista sênior do BBSO. “Sua vida útil varia de dois a três minutos e eles tendem a reaparecer no mesmo local nas partes mais escuras da umbra, onde os campos magnéticos são mais fortes”.

“Essas fibrilas dinâmicas escuras foram observadas na umbra de manchas solares por muito tempo, mas pela primeira vez nossa equipe conseguiu detectar suas oscilações laterais que são manifestações de ondas rápidas”, disse Cao. “Essas ondas transversais persistentes e onipresentes em fibrilas fortemente magnetizadas trazem energia para cima através de condutos magnéticos verticalmente alongados e contribuem para o aquecimento da atmosfera superior do sol”.

Por meio de uma simulação numérica dessas ondas, a equipe estima que a energia transportada pode ser até milhares de vezes mais forte do que as perdas de energia no plasma da região ativa da atmosfera superior do sol - dissipando energia até quatro ordens de magnitude mais forte do que a taxa de aquecimento necessária para manter aumentar as temperaturas do plasma em chamas na coroa.

"Várias ondas foram detectadas em todos os lugares do sol, mas normalmente sua energia é muito baixa para aquecer a coroa", disse Yurchyshyn. “As ondas rápidas detectadas na umbra das manchas solares são uma fonte de energia persistente e eficiente que pode ser responsável pelo aquecimento da coroa acima das manchas solares”.

Por enquanto, os pesquisadores dizem que as novas descobertas não apenas revolucionam nossa visão da umbra das manchas solares, mas oferecem outro passo importante no avanço da compreensão dos físicos sobre os processos de transporte de energia e aquecimento da coroa solar.

No entanto, persistem dúvidas sobre o problema do aquecimento coronal .

“Embora essas descobertas sejam um passo à frente para resolver o mistério, o fluxo de energia que sai das manchas solares pode ser responsável apenas pelo aquecimento dos laços que estão enraizados nas manchas solares”, disse Cao. "Enquanto isso, existem outras regiões livres de manchas solares associadas a loops coronais quentes que ainda esperam ser explicadas. Esperamos que o GST/BBSO continue fornecendo evidências observacionais de alta resolução para desvendar ainda mais os mistérios de nossa estrela."