Ao combinar a força de observação de várias naves espaciais distribuídas por todo o Sistema Solar, cientistas conseguiram produzir o mapa mais detalhado até agora da fronteira em que o empurrão magnético do Sol já não consegue acelerar o vento solar.
Essa fronteira recebe o nome de superfície de Alfvén. Além de descrever com precisão a sua geometria, os investigadores também reconstruíram como essa forma mudou ao longo da primeira metade do Ciclo Solar 25 - o ciclo atual de atividade solar, no qual a ocorrência de manchas solares, erupções e ejeções de massa coronal cresce até um pico e depois diminui, num processo que dura cerca de 11 anos.
Pela primeira vez, essa estrutura dinâmica foi reconstituída de modo contínuo usando medições conjuntas de múltiplas naves. O resultado traz pistas decisivas para compreender a atmosfera extremamente quente do Sol.
O que define a superfície de Alfvén e por que ela importa para o vento solar
Em astrofísica, uma “fronteira” costuma ser o ponto em que as regras físicas que dominam uma região mudam de forma clara.
No caso da superfície de Alfvén - conhecida há décadas - trata-se do “ponto sem retorno” em que a influência magnética do Sol enfraquece o suficiente para que ondulações no plasma já não consigam se propagar de volta na direção do Sol. A partir daí, o vento solar em escoamento deixa de permanecer magneticamente ligado à estrela.
O vento solar é um fluxo de partículas que o Sol libera continuamente e que se espalha por todo o Sistema Solar. Embora ele consiga escapar de regiões abaixo da superfície de Alfvén, é justamente nessa interface que ocorre a transição: de um fluxo guiado por linhas de campo magnético para um escoamento mais livre, que se propaga pelo espaço.
Como essa interface “borbulha”, cria saliências, forma picos e depois se contrai ou se expande, isso altera a maneira como o vento solar interage com a Terra e com os demais planetas. Essa dinâmica é central para o chamado clima espacial, capaz de influenciar tecnologias de comunicação, redes elétricas e operações de satélites no nosso planeta.
Além disso, o Sol é a única estrela para a qual dispomos de instrumentos capazes de medir essa fronteira de forma direta - e existe um instrumento que tem sido particularmente decisivo para isso.
Sonda Solar Parker e as medições abaixo da superfície de Alfvén
Desde 2021, a Sonda Solar Parker vem realizando passagens repetidas abaixo da superfície de Alfvén, enviando dados que os cientistas agora identificaram como uma amostragem inequívoca da dinâmica sub-Alfvênica.
“Dados da Sonda Solar Parker, coletados bem abaixo da superfície de Alfvén, podem ajudar a responder grandes perguntas sobre a coroa solar, como o motivo de ela ser tão quente”, afirma o astrofísico Sam Badman, do Centro de Astrofísica Harvard e Smithsonian (CfA), autor principal do estudo. “Mas, para responder a essas perguntas, primeiro precisamos saber exatamente onde está essa fronteira.”
O astrônomo Michael Stevens, também do CfA, reforça a implicação do resultado: “Este trabalho mostra, sem qualquer dúvida, que a Sonda Solar Parker, a cada órbita, mergulha profundamente na região onde o vento solar nasce. Agora estamos entrando num período empolgante, em que [a sonda] vai testemunhar de perto como esses processos mudam à medida que o Sol avança para a próxima fase do seu ciclo de atividade.”
Como o mapa foi construído: periélio, Orbitador Solar e o ponto de Lagrange L1
A equipa analisou os dados obtidos pela sonda durante os encontros no periélio - mergulhos arrojados em direção às camadas externas da atmosfera solar.
Essas medições foram comparadas com observações do Orbitador Solar, que estuda o Sol a uma distância mais segura, e também com informações de três naves posicionadas no ponto de Lagrange L1. Essa região é gravitacionalmente estável e fica entre a Terra e o Sol, surgindo do equilíbrio entre as atrações gravitacionais dos dois corpos e as forças associadas ao movimento orbital.
Essas três naves forneceram dados essenciais sobre o vento solar em saída: velocidade, densidade, temperatura e campo magnético.
O que os dados revelaram no Ciclo Solar 25: uma fronteira maior e mais “pontiaguda”
O conjunto de observações mostrou que, na maioria dos encontros no periélio, a Sonda Solar Parker apenas “raspou” saliências da turbulenta superfície de Alfvén.
Somente nas duas investidas mais profundas - realizadas em plena fase de máximo solar, o auge do ciclo de atividade de 11 anos - é que a sonda conseguiu penetrar de modo significativo abaixo da superfície de Alfvén.
Ao reunir dados obtidos ao longo de seis anos, acompanhando a subida da atividade na primeira metade do Ciclo Solar 25, os investigadores também identificaram uma expansão da superfície de Alfvén de cerca de 30% em relação à sua altura mediana, à medida que a atividade solar se intensificava.
Em ciclos solares mais fortes ou mais fracos, é provável que esse efeito seja, respectivamente, maior ou menor.
“À medida que o Sol atravessa os ciclos de atividade, o que vemos é que o formato e a altura da superfície de Alfvén ao redor do Sol ficam maiores e também mais ‘espigados’”, explica Badman. “Era exatamente o que havíamos previsto no passado, mas agora conseguimos confirmar diretamente.”
O que muda para o clima espacial na Terra - e por que isso ajuda a prever impactos
Dispor de um mapa mais fiel dessa fronteira melhora a compreensão de como e onde o vento solar ganha a configuração que, mais tarde, pode desencadear perturbações no ambiente espacial próximo da Terra. Esse avanço é particularmente útil porque eventos de clima espacial podem degradar sinais de navegação, afetar comunicações via rádio e aumentar riscos operacionais para satélites - fatores que têm impacto direto em serviços essenciais.
Outro ganho prático é que a evolução da superfície de Alfvén ao longo do Ciclo Solar 25 oferece um quadro temporal: ao comparar mudanças na fronteira com medições “de perto” feitas pela Sonda Solar Parker, torna-se mais viável ligar causa e efeito entre processos na coroa solar e condições do vento solar que chegam ao espaço interplanetário.
Implicações para outras estrelas e para a habitabilidade de planetas próximos
Os resultados também ajudam a extrapolar para além do Sol. Estrelas com campos magnéticos mais intensos tendem a apresentar fronteiras de Alfvén muito maiores, o que pode alterar profundamente o ambiente espacial de planetas em órbitas próximas. Em cenários extremos, a interação com um vento estelar mais agressivo pode dificultar a manutenção de atmosferas e, por consequência, reduzir condições favoráveis à habitabilidade.
Com novas passagens no periélio, especialmente enquanto o Sol caminha do máximo para o mínimo solar, a equipa espera refinar ainda mais o retrato físico dessas regiões e observar como a fronteira reage quando a atividade solar enfraquece.
“Antes, só conseguíamos estimar essa fronteira do Sol à distância, sem uma forma de testar se a resposta estava correta; agora temos um mapa preciso que podemos usar como referência enquanto a estudamos”, diz Badman. “E, principalmente, conseguimos acompanhá-la em movimento e relacionar essas mudanças com dados em primeira mão. Isso dá uma visão muito mais clara do que realmente está a acontecer ao redor do Sol.”
O estudo foi publicado nas Cartas do Jornal Astrofísico.
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