Estudo publicado na The Astrophysical Journal Letters calcula que vórtices minúsculos carregam energia suficiente para manter a atmosfera externa da estrela aquecida.
Milhões de redemoinhos de plasma, cada um com apenas algumas dezenas de quilômetros de largura, giram e se desfazem a cada poucos minutos na superfície do Sol. Segundo um novo estudo publicado na The Astrophysical Journal Letters, eles podem carregar energia suficiente para manter a coroa, a atmosfera externa da estrela, muito mais quente que a própria superfície. A autora é Katariina Nykyri, da Embry-Riddle Aeronautical University, e a hipótese ainda depende de confirmações.
O quebra-cabeça da temperatura invertida
A coroa solar é bem mais quente que a superfície abaixo dela, o que contraria a intuição de que o calor diminui com a distância da fonte. Explicar essa diferença é um dos problemas mais antigos da física solar, e novos dados de missões diferentes vêm alimentando uma onda de estudos sobre o tema.
O ponto de partida do trabalho de Nykyri foi um avanço observacional. Neste ano, o Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), instalado no alto do vulcão Haleakalā, em Maui, no Havaí, produziu imagens de resolução extrema da superfície solar. Pela primeira vez, foi possível distinguir redemoinhos de plasma de poucas dezenas de quilômetros espalhados pela superfície. A pesquisa com essas imagens foi publicada em agosto.
Ondas conhecidas da Terra e de Júpiter
Segundo a universidade, Nykyri teve um momento de "Eureka!" ao ver o resultado. Ela estuda as ondas de Kelvin-Helmholtz, comuns na Terra em ondas de mar quebrando e em nuvens com padrão de ondulação. Elas também aparecem em Júpiter, onde moldam os padrões de gás.
No Sol, essas ondas surgem quando plasma em movimento rápido passa ao lado de plasma mais lento e magnetizado. O processo gera vórtices com muita energia mecânica, e são essas estruturas que o DKIST conseguiu resolver.
Como a conta foi feita
A pesquisadora quis saber quanta energia cada vórtice carrega e se o total bastaria para aquecer a coroa. Para isso, levou em conta a diferença de velocidade entre as camadas de plasma (cisalhamento), a diferença de densidade e a altura vertical dos "tornados".
O resultado: em média, cada vórtice contém cerca de 2 septilhões de ergs, unidade de energia usada na física solar. Como milhões deles se formam e se dissipam a cada poucos minutos ao longo da superfície do Sol, cujo diâmetro é de 1,4 milhão de quilômetros, o total é expressivo.
Do giro ao calor: a reconexão magnética
Quando os vórtices se dissipam, a energia precisa ir para algum lugar. Segundo Nykyri, ela parece chegar à coroa por meio da reconexão magnética, processo que os físicos solares há tempos associam ao aquecimento coronal.
Cada vórtice em rotação espreme linhas de campo magnético vizinhas. Isso forma linhas de corrente ultrafinas, com largura de poucos centímetros a metros. Ao passar de certo limite, as linhas se rompem e se reorganizam de forma violenta. A energia magnética armazenada vira calor e jatos de plasma em alta velocidade, componentes fundamentais da coroa.
Por que o calor aparece mais na coroa
Os vórtices também provocam reconexões na própria superfície. Então por que a coroa fica mais quente? A explicação apresentada é a densidade de partículas. Na superfície, a energia liberada se divide entre trilhões de átomos neutros, e cada um esquenta só um pouco. Na coroa há muito menos átomos para a mesma energia, de modo que cada rompimento eleva bem mais a temperatura de cada partícula.
Segundo o artigo, apenas 5% a 8% da energia mecânica armazenada nos vórtices precisaria subir até a coroa para repor o calor que ela perde por radiação. Mesmo nos "buracos coronais", regiões mais escuras, no máximo 21% dessa energia seriam suficientes para manter a temperatura.
O que ainda falta provar
Os próprios resultados indicam um passo pendente. Os cientistas ainda precisam acompanhar a transmissão e a polarização das ondas pela cromosfera, camada intermediária entre a superfície e a coroa. Só assim será possível confirmar se chega ali tanta energia quanto Nykyri considera necessária.
Se a teoria se sustentar, parte das altas temperaturas da estrela será atribuída a tornados de plasma relativamente pequenos, que flutuam pela superfície.
Por que isso importa por aqui
Entender a coroa ajuda a prever o clima espacial, que envolve tempestades solares capazes de afetar satélites, comunicações e redes elétricas. Na Amazônia, onde navegação, transporte aéreo e conexão por satélite são essenciais para comunidades isoladas, melhorar essa compreensão tem relevância prática, embora o estudo em si não trate de efeitos regionais.
O estudo é assinado por Katariina Nykyri, com DOI 10.3847/2041-8213/aeb6c4, e pode ser consultado na página da revista. O próximo passo é a análise da propagação das ondas pela cromosfera, que dirá se o modelo se confirma.
Com informações de Embry-Riddle Aeronautical University.
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