Os investigadores deram um grande salto no campo da heliofísica, descobrindo pela primeira vez evidências diretas de ondas de Alfvén torcionais em pequena escala na coroa solar. Estas ondas magnéticas indescritíveis foram teorizadas pela primeira vez na década de 1940 e há muito que se suspeita que desempenham um papel fundamental no aquecimento da atmosfera exterior do Sol.
As descobertas foram publicadas em 24 de outubro astronomia naturalfoi alcançado usando o poderoso Telescópio Solar Daniel K. Inouye da National Science Foundation (NSF) no Havaí. Com esta descoberta, os cientistas poderão finalmente ser capazes de explicar porque é que a coroa exterior do Sol atinge temperaturas de milhões de graus enquanto a sua superfície permanece em torno de 5.500°C.
Aprenda sobre as ondas Alfvén e seus efeitos
As ondas de Alfvén são vibrações magnéticas que viajam através do plasma, previstas pela primeira vez em 1942 pelo vencedor do Prêmio Nobel, Hannes Alfvén. Versões maiores destas ondas já foram vistas antes, muitas vezes associadas a explosões solares. No entanto, esta nova observação marca a primeira vez que os cientistas capturaram evidências de um tipo de distorção menor e persistente que poderia fornecer energia sustentada ao Sol.
O professor Richard Morton, da UKRI Future Leaders, da Universidade de Northumbria, liderou a pesquisa. Ele explicou: “Esta descoberta encerra uma longa busca por essas ondas que se originou na década de 1940. Finalmente somos capazes de observar diretamente esses movimentos de torção, torcendo as linhas do campo magnético para frente e para trás na coroa”.
Avanço técnico do Telescópio Solar Inoue
A descoberta foi possível graças ao espectropolarímetro criogênico de infravermelho próximo (Cryo-NIRSP) do Telescópio Solar Daniel K. Inouye, o instrumento mais avançado já usado para estudar a coroa solar. O instrumento pode detectar estruturas extremamente finas na atmosfera solar e medir até o menor movimento do plasma.
O espelho de quatro metros do telescópio – quatro vezes maior que qualquer telescópio solar anterior – torna-o na instalação mais poderosa do seu tipo. É operado pelo Observatório Solar Nacional da NSF e representa mais de duas décadas de colaboração global. A Northumbria University contribuiu através de um consórcio do Reino Unido, que aproveitou a sólida experiência da instituição em pesquisa solar para projetar a câmera para o Visible Broadband Imager do telescópio.
Rastreando ferro superaquecido em corona
O professor Morton teve tempo de observação enquanto o telescópio ainda estava sendo testado. Sua equipe usou o Cryo-NIRSP para rastrear o movimento do ferro na coroa, que é aquecida a 1,6 milhão de graus Celsius.
A chave para identificar as indescritíveis ondas retorcidas veio dos novos métodos de análise de dados desenvolvidos por Morton. Como ele explica: “Os movimentos do plasma na coroa solar são principalmente movimentos de balanço. Esses movimentos mascaram os movimentos de torção, então tive que desenvolver uma maneira de eliminar o balanço para encontrar a torção.”
Ao contrário das ondas “torcidas” mais familiares, que fazem com que toda a estrutura magnética oscile e podem ser vistas em vídeos solares, as ondas de torção de Alfvén produzem movimentos de torção sutis que só podem ser detectados espectroscopicamente. Isto significa que os cientistas devem medir como o plasma se aproxima e se afasta da Terra, criando padrões distintos de vermelho e azul em lados opostos da estrutura magnética.
Descobrindo os segredos do calor e da energia solar
A descoberta fornece novas pistas sobre como funciona a atmosfera do Sol. A coroa visível durante um eclipse solar total pode exceder um milhão de graus Celsius – quente o suficiente para empurrar partículas carregadas para fora, criando o vento solar que preenche o sistema solar.
O estudo reflete um amplo esforço internacional envolvendo cientistas da Universidade de Pequim (China), Université Leuven (Bélgica), Queen Mary University of London, da Academia Chinesa de Ciências e do Observatório Solar Nacional da National Science Foundation no Havaí e no Colorado.
Compreender o comportamento das ondas de Alfvén tem implicações práticas para a previsão do clima espacial. Distúrbios magnéticos transportados pelo vento solar podem interferir no GPS, nos satélites e nas redes elétricas da Terra. Estas ondas recentemente observadas também poderiam explicar os “ziguezagues magnéticos”, explosões de energia no vento solar recentemente detectadas pela Parker Solar Probe da NASA.
O professor Morton acrescentou:”Este estudo fornece validação essencial para uma série de modelos teóricos que descrevem como a turbulência das ondas de Alfvén alimenta a atmosfera solar. “As observações diretas, em última análise, permitem-nos testar estes modelos contra a realidade.”
Pesquisas futuras e descobertas em andamento
A equipe espera que a descoberta desencadeie mais pesquisas sobre como essas ondas se propagam e dissipam energia na coroa. A capacidade do instrumento Cryo-NIRSP do Telescópio Solar Daniel K. Inouye de fornecer espectros de alta qualidade abre novas possibilidades para o estudo da física das ondas na atmosfera solar.
A pesquisa foi apoiada pela UKRI Future Leaders Fellowship, pela National Natural Science Foundation da China e pelo programa Horizon Europe da União Europeia.
Este é o terceiro artigo sobre a pesquisa das ondas de Alfvén publicado pelo Professor Morton este ano. Artigo de abril de 2025 Observação de ondas coronais de Alfvén de alta frequência usando DKIST/Cryo-NIRSPPublicado No Jornal Astrofísico, O próximo é o papel A origem das ondas coronais de Alfvénpublicado em junho de 2025 Comunicações do Jornal Astrofísico.
