Novas descobertas sobre o vento solar e as viradas magnéticas

A Parker Solar Probe tá estudando o Sol e seu Vento Solar, que é um fluxo de partículas carregadas que saem do Sol. Durante sua jornada, ela observou uma característica única chamada "reversões magnéticas". Essas são mudanças repentinas na direção do campo magnético no vento solar. Elas aparecem como manchas e foram vistas com frequência perto do Sol. No entanto, os cientistas ainda não têm certeza de como essas reversões se formam.

Esse artigo tem como objetivo entender as propriedades de Íons Pesados dessas manchas de reversão, especialmente durante o 11º encontro próximo da Parker com o Sol. Esse estudo é importante porque compara as descobertas da Parker com as de outra sonda, a Solar Orbiter, que também mede propriedades do vento solar. Juntas, elas oferecem uma melhor compreensão do vento solar e do comportamento do Sol.

#O Que São Reversões Magnéticas?

Reversões magnéticas são mudanças repentinas na direção do campo magnético do vento solar. Elas aparecem como picos nos dados coletados pela sonda. Quando esses picos ocorrem, também há mudanças na velocidade do vento solar. Embora as reversões sejam temporárias, elas podem se agrupar em áreas maiores chamadas de manchas de reversão magnética. Essas manchas podem cobrir áreas vastas e frequentemente têm características semelhantes às células supergranulares vistas na superfície do Sol.

Os cientistas notaram as reversões desde a primeira aproximação da Parker com o Sol. A sonda as observou repetidamente durante sua missão, mas suas características mudam conforme o vento solar se afasta do Sol. Isso dificulta o estudo delas em detalhes.

Existem várias teorias sobre como as reversões se formam. Alguns sugerem que elas se geram na coroa (a atmosfera externa do Sol), enquanto outros acreditam que ocorrem mais tarde na jornada do vento solar pelo espaço. Processos-chave que poderiam levar à formação das reversões incluem reconexão magnética de intercâmbio, expansão do vento solar, jatos coronais e movimentos nas bases das estruturas magnéticas.

#Importância das Medições de Íons Pesados

Entender as reversões requer examinar a composição do vento solar. Íons pesados são especialmente importantes porque retêm informações sobre as condições que experimentaram na coroa. A Solar Orbiter está equipada com instrumentos que podem analisar íons pesados, como ferro e oxigênio, o que ajuda a conectar esses íons às reversões observadas pela Parker.

Íons pesados podem fornecer detalhes valiosos sobre a temperatura e a densidade da coroa de onde eles se originaram. Conforme o vento solar viaja para longe do Sol, as condições ao redor dos íons podem mudar. Isso também afeta como os íons interagem e se combinam uns com os outros. Ao estudar suas composições, os cientistas podem ligá-los a eventos que ocorrem na superfície do Sol.

#Observações e Metodologia

Durante o 11º periélio da Parker, houve um alinhamento especial com a Solar Orbiter. Essa coordenação permitiu que ambas as sondas observassem os mesmos fluxos de vento solar, mesmo estando a diferentes distâncias do Sol. A Parker estava muito mais perto, enquanto a Solar Orbiter estava mais afastada.

Os instrumentos usados na Parker medem a velocidade do vento solar e os campos magnéticos. Os instrumentos da Solar Orbiter focam na composição do vento solar, especialmente em íons pesados. Essa colaboração tornou possível analisar como os íons pesados e as reversões se relacionam entre si.

Para examinar as observações de ambas as sondas, os cientistas usaram um método chamado mapeamento balístico. Eles modelaram os caminhos do vento solar do Sol até as duas sondas com base nas velocidades observadas. Isso ajudou a identificar onde as medições da Solar Orbiter se alinhavam com as manchas de reversão observadas pela Parker.

#Descobertas Sobre a Composição de Íons Pesados

Os resultados indicaram que as manchas de reversão não mostraram assinaturas iônicas e elementares distintas que as separassem do vento solar ao redor. Tanto as manchas quanto o vento solar circundante mostraram qualidades variadas, indicando que vieram de áreas na coroa com diferentes propriedades magnéticas e térmicas.

Os dados de íons pesados revelaram várias coisas sobre a fonte do vento solar. A composição dos íons e a temperatura variaram nas manchas de reversão. Essa variabilidade sugere que as fontes dessas manchas podem ser complexas e envolver uma mistura de regiões magnéticas abertas e fechadas na coroa solar.

#Relações de Íons e Temperaturas de Elétrons

O estudo também analisou de perto as proporções de diferentes íons pesados. Comparando íons como oxigênio e carbono, os cientistas conseguiram derivar temperaturas indicativas das condições na coroa. Essas proporções mostraram um padrão sistemático, indicando que, conforme o vento solar se aproxima da camada de corrente (uma fronteira entre diferentes regiões do vento solar), as proporções mudam.

Além das proporções de íons, as Temperaturas dos Elétrons foram medidas na Parker. Houve correlações notáveis entre as temperaturas dos elétrons e as proporções de íons. Isso sugere que os dados das duas sondas se complementam bem na compreensão das condições de origem do vento solar.

#Variabilidade Entre as Manchas de Reversão

A pesquisa mostrou que há uma variação significativa na composição de íons pesados e nas temperaturas dos elétrons em diferentes manchas de reversão. A proporção Fe/O, que indica a composição da região de origem, variou amplamente dentro das manchas. Essa variabilidade sugere condições diferentes nas regiões coronais onde o vento solar se originou.

Curiosamente, a temperatura dos elétrons medida na Parker mostrou variações maiores ao olhar para diferentes manchas de reversão do que dentro das próprias manchas. As descobertas destacam que essa variabilidade de temperatura provavelmente reflete mudanças nas condições da região de origem, em vez de apenas a distância do Sol.

#Comparando com o Vento Solar de Fundo

Uma das principais percepções deste estudo é que a composição do vento solar nas manchas de reversão é semelhante à do vento solar ao redor. Isso indica que as reversões podem não precisar de condições especializadas para se formar, mas, em vez disso, podem ser influenciadas pelas características do vento solar de fundo.

#Implicações das Medições de Íons Pesados

As medições de íons pesados nas manchas de reversão vizinhas sugerem uma relação com os mecanismos que geram essas estruturas. Os resultados indicam que as reversões poderiam se formar onde ventos solares rápidos e lentos ocorrem próximos um do outro, particularmente perto das fronteiras de buracos coronal.

Existem vários processos potenciais que podem levar à formação de reversões. Os resultados do estudo fornecem insights sobre como esses processos podem estar ligados às propriedades observadas do vento solar. Compreender essas relações pode ajudar os cientistas a aprimorar seus modelos de clima solar e espacial.

#Conclusão

Essa pesquisa destaca a importância de entender a interação entre as características do vento solar e as reversões magnéticas. Analisando as propriedades de íons pesados, o estudo conecta o comportamento do vento solar perto do Sol ao ambiente mais amplo do vento solar.

A colaboração entre a Parker Solar Probe e a Solar Orbiter oferece uma oportunidade única para obter insights sobre a dinâmica do vento solar. À medida que o vento solar viaja do Sol, os íons pesados preservam informações sobre sua jornada. As descobertas indicam que as manchas de reversão podem ser influenciadas pelo vento solar de fundo, apontando para uma relação complexa entre a atividade solar e o ambiente do vento solar.

Futuras pesquisas devem continuar a buscar dados adicionais de ambas as sondas para confirmar essas descobertas e explorar as condições sob as quais reversões e íons pesados interagem. Isso vai aumentar nossa compreensão da influência do Sol sobre o vento solar e seus efeitos mais amplos no clima espacial.