Magnetismo Estelar: O que está por trás das luzes mais brilhantes no céu?

Jan Egedal

Jan Egedal, professor de física da UW-Madison que lidera uma pesquisa de reconexão magnética, está ao lado de uma câmara usada para experiências desse exótico fenômeno. A reconexão magnética está envolvida em algumas das maiores explosões do universo. Estudos recentes mostram uma clara visão da reconexão magnética jamais mensurada no espaço. Os resultados “me deixaram boquiaberto”, diz ele. Credit: David Tenenbaum/UW-Madison

Astrofísicos da Universidade de Wincosin-Madison acabaram de divulgar um detalhe sem precedentes sobre um estranho fenômeno que fornece energia à aurora boreal, erupções solares e erupções de massa coronal (as maiores explosões em nosso sistema solar).
O fenômeno chamado de reconexão magnética foi captado usando o Magnestosphere Multiscale (uma nova sonda espacial não tripulada que possui quatro naves idênticas em formato de tetraedro), que mede a radiação e campos magnéticos em alta órbita terrestre.

Magnestosphere Multiscale

Imagem de uma das sondas da Magnestosphere Multiscale.
Fonte: https://i.ytimg.com/vi/pMASTMFab1U/maxresdefault.jpg

“Ainda estamos à procura da melhor imagem da reconexão magnética no espaço”, diz Jan Egedal, professor de física e autor principal de um estudo na Physical Review Letters (Uma revista científica). A Reconexão magnética é difícil de descrever, mas pode ser vagamente definida como a fusão dos campos magnéticos que libera uma quantidade surpreendente de energia.
A reconexão magnética continua a ser um mistério. Especialmente porque “quebra a lei padrão” que rege as partículas carregadas ou plasma, explica Edegal.
Edgal e equipe estudaram gravações desde 15 de Outubro de 2016, quando o satélite Magnestosphere Multiscale passou por um ponto onde os ventos solares atingem o campo magnético da terra.
“Nossos dados mostram claramente que os elétrons repentinamente deixaram de ser atraídos pelo campo magnético e fugiram rapidamente para outra direção, fazendo piruetas e curvas. Isso requer uma explicação,” afirma Egedal.
A atividade confirmou as descrições teóricas da reconexão magnética. Porém, violou a lei padrão que rege o comportamento dos plasmas – nuvens de partículas carregadas que incluem, por exemplo, os ventos solares. “A lei no plasma frio” diz que os elétrons e o campo magnético devem mover-se juntos sempre, e de repente isso não se aplica aqui”, relata Egedal. É o mais claro exemplo já mensurado no espaço, e me deixou boquiaberto”.

explosão de plasmas em Saturno

Exemplo de uma explosão de plasmas em Saturno.
Fonte: http://www.astropt.org/2010/12/15/explosoes-de-plasma-quente-aumentam-o-campo-magnetico-de-saturno/

“Nossas equações dizem que a reconexão não pode acontecer, mas pode,” disse Egedal, “e os nossos resultados nos mostram quais fatores necessitam ser adicionados à equação. Quando a lei é violada, podemos ter uma explosão. Mesmo no campo magnético moderado da Terra, a reconexão de uma área de apenas 10 quilômetros de diâmetro pode alterar o movimento do plasma a uma distância de milhares de quilômetros.”
Na década de 1970, os telescópios que orbitavam sobre o campo magnético e a atmosfera terrestre começaram a enviar dados de raio X e outros invisíveis tipos de radiação. Rapidamente, a velha imagem do céu como uma cortina quieta de estrelas foi puxada, revelando um pandemônio de estranhos objetos, feixes poderosos e explosões cataclísmicas.
Todos eles precisavam ser explicados, e os teóricos começaram a concentrar seus estudos na reconexão magnética, que foi modelada em 1956. Neste momento, a reconexão magnética foi relacionada com:

  • Buracos negros, objetos ultra densos, com intensa gravidade que nem mesmo a luz escapa.
  • Pulsares, giram centenas de vezes em um segundo e emitem faróis de luz penetrante.
  • Supernovas, liberam energia visível por toda as galáxias quando se explodem.
  • Núcleos galácticos ativos, luzes super brilhantes que são visíveis a bilhões de anos-luz de distância.

“Praticamente tudo que conhecemos sobre o universo vem da luz que chega até nós” relata Cary Forest, que também é professor de física da UW-Madison. “Quando um desses fantásticos telescópios espaciais tem acesso a uma enorme explosão de raio X, que dura apenas dezenas de milissegundos vindo de um objeto em uma galáxia longínqua, essa gigantesca explosão de energia a uma distância tão grande, poderá refletir um evento enorme de reconexão.

Esta visualização mostra o movimento de um único elétron submetido a reconexão magnética. À medida que a sonda espacial se aproxima da região de reconexão, ela detecta primeiro partículas de alta energia, depois partículas de baixa energia.
Mas há muito mais, acrescenta Forest. “Quando estrelas de nêutrons se fundem e emitem raio X, isto é uma reconexão magnética. Com esses avançados telescópios em órbita, praticamente tudo que é interessante, que acontece subitamente, provavelmente tem alguns elementos importantes de reconexão na sua origem.
A reconexão magnética também está relacionada as auroras em ambos os polos. Enfatiza Egedal. Quando a reconexão ocorre entre o sol e um lado da Terra, como se verificou no recente estudo, “isso muda a energia magnética no sistema. Esta energia migra para o lado escuro, onde é noite; e o mesmo acontece lá, partículas aceleram-se nos polos, formando as auroras.”

Aurora boreal

Aurora boreal
Fonte: https://www.timeslive.co.za/news/world/2018-01-23-tsunami-warnings-as-powerful-quake-hits-off-alaska/

Além de oferecer compreensão sobre a importância da reconexão magnética nas explosões celestiais, erupções e emissões extraordinárias de energia, as observações tem um lado prático em termos de clima espacial: explosões de partículas oriundas do sol podem danificar satélites e ainda equipamentos elétricos em terra. Após uma explosão solar em 1989, por exemplo, o sistema de energia inteiro de Quebec se desligou ao receber um pulso de energia do espaço.
“Por todos os Estados Unidos, de costa a costa, mais de 200 redes elétricas entraram em pane por alguns minutos, devido a uma tempestade magnética ocorrida no início de 13 de março,” relatou a NASA.
Atualmente, declara Forest, os modernos sistemas de serviços possuem chaves para interromper o loop condutor que poderia se transformar em antenas que captariam um pulso problemático vindo do sol.
Se compreendermos melhor a reconexão, talvez possamos melhorar as previsões meteorológicas do espaço.” Conclui Egedal. “Poderemos observar o sol para prever o que acontecerá em dois ou quatro dias, que é o tempo que leva para o vento solar chegar à Terra.”

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Fonte do texto: https://phys.org/news/2018-01-stellar-magnetism-brilliant-sky.html

Traduzido por: Nelson V. Soares (Autor e Instrutor Render)

 

 

 

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