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Cientistas criam imagens de alta fidelidade da atmosfera do Sol


À ESQUERDA, IMAGENS DE VENTOS SOLARES FEITAS PELO OBSERVATÓRIO ESPACIAL STEREO, DA NASA. À DIREITA, A IMAGEM DEPOIS O PROCESSO COMPUTACIONAL. CIENTISTAS USARAM UM ALGORITMO PARA DIMINUIR A APARÊNCIA DO BRILHO E POEIRA EM IMAGENS DE VENTOS SOLARES FRACOS. (FOTO: NASA’S GODDARD SPACE FLIGHT CENTER/CRAIG DEFOREST, SWRI)

Estudo antecipa algumas descobertas que podem ajudar a próxima missão da Nasa, a Sonda Solar Parker

Liderados pelo físico solar Craig DeForest, do Southwest Research Institute, em Colorado, astrônomos publicaram nesta semana um estudo com resultados inéditos sobre a atmosfera do Sol. A pesquisa pode ser apenas uma pequena amostra do que está por vir, já que a Nasa deve lançar até agosto a missão Parker Solar Probe, que monitorará a corona solar.

A corona solar é uma região caracterizada pelos ventos solares, correntes de partículas carregadas que explodem na superfície da estrela em todas as direções. Com algoritmos avançados e técnicas de raspagem de dados, os pesquisadores usaram os observatórios espaciais STEREO, da Nasa, para entender como esses fenômenos acontecem.

“Imagens anteriores da corona mostraram a região como se fosse uma estrutura lisa, laminar”, afirma Nicki Viall, física solar do Centro de Voo Espacial Goddard da Nasa. “Mas acontece que essa maciez aparente era causada apenas por limitações na resolução da nossa imagem”, explica a cientista.

Para chegar a uma imagem de alta resolução, os pesquisadores tiveram que melhorar a relação sinal-ruído dos dados, ou seja, eles tiveram que filtrar muito bem quais tipos de informações eram válidas e quais eram supérfluas para o objetivo da pesquisa, de acordo com o que eles queriam observar. Quando você identifica e separa esse “ruído”, o nível de relação sinal-ruído aumenta e, consequentemente, os detalhes da imagem também.

O primeiro passo foi tirar fotos de longa exposição, que permite que mais luz seja detectada pelo instrumento, o que reduz o nível de ruídos. Depois disso, foram usados algoritmos avançados para detectar quais medições realmente vinham da corona, e não de outras áreas ou eventos solares. Por fim, também foram feitas pequenas correções para que regiões mais brilhantes não ofuscassem áreas menos luminosas.

Mas um dos maiores obstáculos enfrentados é inerente à corona: os borrões de movimento causados pelos ventos solares. A corona é dinâmica, está sempre se movimentando e mudando suas estruturas, o que pode criar os borrões nas imagens. Para suavizar este efeito, um algoritmo foi desenvolvido especialmente para isso. Comparando e sobrepondo todas as imagens, apenas os dados que eram realmente consistentes permaneceram.


FLÂMULAS CORONAIS OBSERVADAS PELO SOLAR AND HELIOSPHERIC OBSERVATORY (SOHO) EM 4 DE FEVEREIRO DE 2002. ESTUDO INDICA QUE ESSAS ESTRUTURAS SEJAM, NA VERDADE, COMPOSTAS POR VÁRIAS FIBRAS FINAS. (FOTO: NASA/LASCO)

Por mais inusitado que seja, a principal descoberta feita pelos astrônomos não foi a de nenhuma estrutura física específica, mas sim a simples presença de uma estrutura física em si.

Antes, os pesquisadores acreditavam que a corona interna do Sol era turbulenta, enquanto a corona externa era lisa e homogênea — mas essa impressão de maciez só existia por causa da pobre resolução e relação sinal-ruído das imagens disponíveis até então.

“Quando nós removemos o máximo de ruído possível, percebemos que a corona externa é estruturada, tudo por causa da resolução óptica do instrumento”, explica o físico De Forest.

A estrutura da qual o cientista se refere é um conjunto de flâmulas coronais, estruturas brilhantes presentes em regiões do sol com maior atividade magnética — e bem mais complexas do que os pesquisadores imaginavam. “O que nós descobrimos é que não existe apenas uma única flâmula [como se pensava antes]”, diz DeForest. “As flâmulas são compostas por uma miríade de fibras finas que juntas formam uma figura mais brilhante”.

Outra questão que os cientistas tentavam responder também era qual e como era a fronteira entre a corona e os ventos solares. Uma das hipóteses é a da superfície de Alfvén, uma divisa teórica onde os ventos solares começam a se mover mais rápido do que as ondas da corona conseguem acompanhar.

Nessa região limítrofe, os distúrbios que ocorrem em um ponto mais distante do material solar nunca podem se mover para trás com rapidez suficiente para alcançar o Sol. “O material que flui pela superfície de Alfvén se perde do Sol para sempre”, afirma DeForest.

Para os físicos, a superfície de Alfvén era apenas isso: uma região onde os ventos solares repentinamente ganhavam uma velocidade crítica. Mas isso não corresponde ao que foi observados no estudo publicado na The Astrophysical Journal.

“O que nós descobrimos é que não há uma superfície de Alfvén pura. Há uma grande ‘terra de ninguém’ ou ‘zona de Alfvén’ onde os ventos solares gradualmente se desconectam do Sol, ao invés de ter uma fronteira única e delimitada”, revela DeForest.


ESTUDOS DA SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE (FOTO: NASA/SWRI/STEREO)

As flâmulas coronais estão próximas o bastante (e são suficientemente finas) para se misturar a fronteira natural da superfície de Alfvén, criando uma região extensa e parcialmente desconectada entre a corona e os ventos solares.

Além disso, os pesquisadores foram capazes de encontrar pistas sobre a natureza da variabilidade e complexidade desses ventos de partículas carregadas. “Nós vemos toda essa variabilidade no vento solar pouco antes de que ele atinja a magnetosfera da Terra, e um dos nossos objetivos era saber se era possível que ela fosse formada no Sol. Descobrimos que a resposta é sim”, comemora a física Nicki Viall.

Nova missão da Nasa

As observações publicadas esta semana são peças chaves para o que está por ser descoberto pela Sonda Solar Parker (Parker Solar Probe), que será lançada pela Nasa. A missão orbitará nossa estrela mais próxima a uma distância de 8,86 raios solares, área promissora para se fazer observações do Sol.
"Devemos esperar grandes flutuações na densidade, nas flutuações magnéticas e reconexões em todos os lugares, e nenhuma superfície de Alfvén bem definida", disse DeForest.




Com informações da Nasa em Phys.Org.

FONTE: REVISTA GALILEU

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