Os Segredos das Chamas Solares Revelados
Novas técnicas ajudam cientistas a capturar detalhes de erupções solares nunca vistos antes.
Hannah Collier, Laura A. Hayes, Stefan Purkhart, Säm Krucker, Daniel F. Ryan, Vanessa Polito, Astrid M. Veronig, Louise K. Harra, David Berghmans, Emil Kraaikamp, Marie Dominique, Laurent R. Dolla, Cis Verbeeck
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Índice
- O Que São Eruções Solares?
- Por Que As Observações Atuais Importam
- O Solar Orbiter e Seu Papel
- Como Funcionam as Observações de Exposição Curta
- Os Dados Coletados Até Agora
- Estudos de Caso Notáveis
- STX2023-07-16T04:32: O Grande
- STX2022-11-13T06:18: Um Show Padrão
- STX2023-04-22T22:21: Filamento Eruptivo
- Conclusão: A Importância das Observações de Exposição Curta
- Fonte original
- Ligações de referência
Eruption solar são tipo fogos de artifício que rolam no Sol, mas em vez de cores brilhantes iluminando o céu, eles soltam uma quantidade enorme de energia e partículas no espaço. Esses clarões podem afetar satélites, astronautas e até as redes elétricas na Terra. Entender como esses clarões funcionam é importante pra manter tudo funcionando direitinho.
O Que São Eruções Solares?
Eruções solares são explosões repentinas de energia causadas pelo campo magnético do Sol que se embaraça e de repente volta ao normal. Essa liberação de energia pode acelerar partículas a altas velocidades e criar emissões intensas em todo o espectro, incluindo luz ultravioleta (UV) e raios X.
Imagina o Sol como uma bola gigante de energia; quando ele fica muito animado, solta um clarão, mandando material pra fora no espaço. Esses clarões vêm em tamanhos diferentes, com os maiores sendo chamados de clarões de classe X. Os menores são conhecidos como clarões de classe C ou M.
Por Que As Observações Atuais Importam
Tradicionalmente, os cientistas usavam instrumentos que fazem imagens com exposições longas. Essas exposições mais longas ajudam, mas podem causar problemas. Quando um clarão muito brilhante acontece, os instrumentos podem ficar sobrecarregados com luz demais. Essa saturação faz a gente perder detalhes importantes nas imagens, tipo ver as estruturas mais finas do clarão.
Pra resolver isso, novos instrumentos estão usando técnicas de exposição curta. Ao tirar imagens rapidamente, eles conseguem capturar a atividade do clarão sem serem ofuscados pelo brilho.
O Solar Orbiter e Seu Papel
Pra estudar esses clarões solares melhor, o Solar Orbiter foi lançado. Essa sonda chega bem perto do Sol, permitindo coletar muitas informações. Ela tem vários instrumentos a bordo, incluindo um chamado Extremamente Ultravioleta Imager (EUI). Esse instrumento pode tirar imagens diferentes em vários tempos de exposição, dando aos cientistas uma visão mais clara do que rola durante um clarão solar.
O Solar Orbiter viaja em uma órbita elíptica ao redor do Sol, até passando um tempo do lado oposto, onde a gente não consegue ver da Terra. É aí que a técnica de exposição curta se torna super útil porque permite capturar imagens de clarões que não veríamos de outra forma.
Como Funcionam as Observações de Exposição Curta
Pra explicar como funcionam as observações de exposição curta, pensa em tirar fotos numa festa. Se você usa uma exposição longa, pode acabar com uma imagem embaçada porque todo mundo tá se mexendo. Mas, se tirar fotos rápidas, você consegue captar os melhores movimentos de todo mundo sem blur.
No caso do Solar Orbiter, as imagens são tiradas rapidinho-às vezes em até 0,2 segundos. Antes de cada imagem normal ser tirada, uma foto rápida "dummy" reinicia os sensores, permitindo que a próxima imagem fique o mais clara possível. Assim, os detalhes mais brilhantes durante um clarão não viram apenas uma mancha branca ofuscante.
Os Dados Coletados Até Agora
Desde que começaram essas observações, mais de 9.000 clarões foram registrados, permitindo que os cientistas vejam como eles evoluem ao longo do tempo. As imagens de exposição curta revelam estruturas minúsculas dentro dos clarões que as imagens de exposição longa perdem. É como um tesouro escondido de informações só esperando pra ser explorado.
Estudos de Caso Notáveis
STX2023-07-16T04:32: O Grande
Um dos maiores clarões registrados foi observado em 16 de julho de 2023. Ele foi tão poderoso que foi classificado como um clarão X9. Como o Solar Orbiter estava em um ângulo único, esse clarão não pôde ser visto da Terra. Mas as imagens de exposição curta revelaram mudanças rápidas no brilho do clarão, mostrando que estavam ocorrendo explosões de energia.
As imagens capturaram as fitas brilhantes do clarão, que são os caminhos brilhantes que a energia percorre. É como ver faíscas saindo de um fogos de artifício-cada piscada nos conta algo diferente sobre a liberação de energia. Comparando as imagens de exposição curta com outros dados, os cientistas conseguem aprender muito sobre como a energia é movida e armazenada durante esses eventos.
STX2022-11-13T06:18: Um Show Padrão
Outro clarão aconteceu em 13 de novembro de 2022 e foi classificado como um clarão C1.4. Esse clarão foi interessante porque foi observado não só pelo Solar Orbiter, mas também por instrumentos na Terra. Isso permitiu uma comparação fantástica de dados.
As imagens mostraram como diferentes partes do clarão acendiam em momentos diferentes, revelando os chamados "pontos de contato," que são onde a energia atinge pela primeira vez a superfície solar. Os cientistas puderam ver como o clarão evoluiu, confirmando que seguiu um padrão típico de liberação de energia.
STX2023-04-22T22:21: Filamento Eruptivo
Em 22 de abril de 2023, outro clarão foi observado que sugeria algo dramático: a possibilidade de um filamento eruptivo. Esse clarão era de classe inferior (M1), mas ainda ofereceu insights valiosos porque estava completamente fora da vista da Terra.
As imagens de exposição curta mostraram múltiplos pontos brilhantes que correspondiam aos locais onde a energia estava sendo liberada. Isso bate com a ideia de que elétrons estavam sendo movidos ao longo de uma estrutura na atmosfera solar, podendo levar a novas erupções ou até mais clarões.
Conclusão: A Importância das Observações de Exposição Curta
Essas novas observações de exposição curta abriram um mundo completamente novo pra entender os clarões solares. Elas permitem que os cientistas vejam os detalhes finos que antes eram perdidos, ajudando a esclarecer os processos envolvidos nesses eventos poderosos.
Assim como ter uma câmera super rápida numa festa ajuda a capturar todos os melhores momentos, essas novas técnicas estão ajudando os cientistas a ter uma visão mais clara da atividade solar. Com mais capacidades de imagem sofisticadas a caminho, o futuro promete ainda mais pra desvendar os mistérios do Sol.
Então, da próxima vez que você admirar as lindas Luzes do Norte ou seu GPS fizer um desvio, lembre-se, tem um universo inteiro de atividade rolando bem acima das nossas cabeças, e os cientistas estão trabalhando duro pra decifrar tudo isso.
Título: Solar flares in the Solar Orbiter era: Short-exposure EUI/FSI observations of STIX flares
Resumo: Aims: This paper aims to demonstrate the importance of short-exposure extreme ultraviolet (EUV) observations of solar flares in the study of particle acceleration, heating and energy partition in flares. This work highlights the observations now available from the Extreme Ultraviolet Imager (EUI) instrument suite on board Solar Orbiter while operating in short-exposure mode. Methods: A selection of noteworthy flares observed simultaneously by the Spectrometer Telescope for Imaging X-rays (STIX) and the Full Sun Imager of EUI (EUI/FSI) are detailed. New insights are highlighted and potential avenues of investigation are demonstrated, including forward-modelling the atmospheric response to a non-thermal beam of electrons using the RADYN 1D hydrodynamic code, in order to compare the predicted and observed EUV emission. Results: The examples given in this work demonstrate that short-exposure EUI/FSI observations are providing important diagnostics during flares. A dataset of more than 9000 flares observed by STIX (from November 2022 until December 2023) with at least one short-exposure EUI/FSI 174 \r{A} image is currently available. The observations reveal that the brightest parts of short-exposure observations consist of substructure in flaring ribbons that spatially overlap with the hard X-ray emission observed by STIX in the majority of cases. We show that these observations provide an opportunity to further constrain the electron energy flux required for flare modelling, among other potential applications.
Autores: Hannah Collier, Laura A. Hayes, Stefan Purkhart, Säm Krucker, Daniel F. Ryan, Vanessa Polito, Astrid M. Veronig, Louise K. Harra, David Berghmans, Emil Kraaikamp, Marie Dominique, Laurent R. Dolla, Cis Verbeeck
Última atualização: 2024-11-19 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.09319
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.09319
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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