O Solar Dynamics Observatory da NASA capturou este surto solar da classe M7 em erupção do sol em 2 de outubro de 2014.
Créditos: NASA / SDO / Tom Bridgman
O lançamento do foguete de sonda ultravioleta Extreme, ou ESIS, foi remarcado para 13:32 EDT (23:32 MDT), segunda-feira, 30 de setembro de 2019, a partir da White Sands Missile Range no Novo México. Um problema no circuito de disparo no solo impediu uma tentativa de lançamento em 24 de setembro.
Primeiro tudo parece quieto. De repente, um flash brilhante acende o telescópio. Em um instante, jatos de plasma superaquecido florescem contra a escuridão do espaço.
Visto da Terra, as explosões solares dão um show elegante. Mas essas fitas de plasma dançantes são os estilhaços de explosões violentas. O processo energético que os alimenta, conhecido como reconexão magnética, não apenas gera energia. A reconexão magnética molda o comportamento do plasma ou gás eletrificado, que compõe mais de 99% do universo observável. No entanto, as artimanhas da reconexão magnética são apenas parcialmente compreendidas - e as erupções no Sol estão entre os melhores lugares para estudá-las.
É por isso que Charles Kankelborg, físico espacial da Montana State University em Bozeman, está lançando o ultravioleta ultravioleta Snapshot Imaging Spectrograph, ou ESIS, que soa foguete.
A ESIS fará um voo de 15 minutos acima da atmosfera da Terra para observar erupções em uma camada do Sol chamada região de transição. Observando mudanças sutis de luz, a ESIS rastreará essas explosões de volta à sua fonte. O objetivo é avaliar se elas florescem em um único ponto ou, em vez disso, são disparadas de muitos locais desconectados. O foguete financiado pela NASA será lançado a partir da Faixa de Mísseis White Sands no Novo México em 24 de setembro de 2019.
As explosões solares foram documentadas pela primeira vez em 1859 , mas foram necessários noventa anos antes que os cientistas propusessem que a reconexão magnética era o gatilho.
A reconexão magnética ocorre quando duas linhas opostas do campo magnético colidem e se reconfiguram explosivamente. Quando ocorre em labaredas, o resultado é um flash brilhante - com efeitos que podem atingir a Terra. As explosões solares emitem raios-X e partículas energéticas que, se direcionadas à Terra, podem pôr em risco os astronautas e os satélites.
O problema de usar flares para estudar a reconexão magnética é quão imprevisível eles são. "É muito difícil agendar uma ocorrência durante o seu lançamento", disse Kankelborg, rindo. "Mas você pode lançar a qualquer momento e ver muitas explosões na região de transição."
A região de transição solar é um pedaço de sol de cem quilômetros de espessura imprensado entre dois extremos. De um lado, a superfície solar relativamente fria, de 10.000 graus Fahrenheit. Por outro, a atmosfera externa superaquecida cerca de 300 vezes mais quente. A região de transição abriga uma série de erupções magnéticas que, embora menores que as labaredas, ocorrem com muito mais frequência.
Da Terra, a maioria dessas erupções é vista de frente, um ângulo menos do que o ideal que as faz se misturar com muitos outros pontos brilhantes do Sol. Para encontrar erupções genuínas, a equipe do ESIS usa uma técnica frequentemente usada, conhecida como mudança Doppler, mas de uma maneira adaptada a eventos explosivos (consulte a barra lateral) .
Eles começam com o fato de que os gases a determinadas temperaturas emitem comprimentos de onda únicos de luz, conhecidos como suas linhas espectrais. Por exemplo, a cerca de 90.000 graus Fahrenheit, o hélio ionizado - que perdeu um de seus dois elétrons - emite luz em um comprimento de onda de 30,4 nanômetros. Esse comprimento de onda é como a impressão digital do hélio, uma maneira de diferenciá-lo de longe.
Quando os gases se movem, suas linhas espectrais se movem junto com eles. Este é o turno Doppler. Quando um gás está se aproximando de você, seu comprimento de onda é alterado de azul ou enrugado em direção ao extremo mais azul do espectro. 30,4 nanômetros podem se tornar os 30,39 nanômetros um pouco mais curtos. A luz de uma fonte que se afasta rapidamente é esticada ou deslocada para vermelho, tornando-se um pouco mais vermelha.
O turno Doppler informa aos cientistas se uma fonte de luz está indo ou vindo. Mas o que acontece quando explode?
Dependendo da forma da explosão, uma linha espectral pode se dividir em duas ou ampliar em uma grande saliência. Qual deles ajudará a equipe do ESIS a responder sua pergunta principal: se a reconexão magnética é pura ou confusa (veja a barra lateral).
A evidência até agora é mista. Em um voo anterior, o ex-aluno de Kankelborg, Tom Rust, observou explosões que se dividiam em duas. Os resultados apoiaram o modelo puro. "Mas isso não é muito conclusivo, porque estávamos olhando apenas um comprimento de onda", disse Kankelborg. Um conjunto de dados mais diversificado pode contar uma história diferente. De fato, o Espectrógrafo de Imagem de Região da Interface ou satélite IRIS, no qual Kankelborg é um co-investigador, viu evidências de ampliação de linhas espectrais, suportando o modelo confuso. Como essas foram observações de diferentes explosões, é difícil fazer uma comparação.
O próximo vôo do ESIS será a primeira chance de esclarecer exatamente o que eles estão vendo. A equipe de foguetes está coordenando suas observações com o IRIS da NASA e a missão JAXA / NASA Hinode para visualizar essas explosões de todos esses observatórios ao mesmo tempo.
"Se conseguirmos ver os mesmos eventos explosivos com todos esses instrumentos, teremos uma visão incrivelmente abrangente", disse Kankelborg.
A ESIS será lançada em um foguete de sonda Black Brant IX a uma altitude estimada de 160 milhas de altura, por cinco minutos de tempo total de observação. O foguete observará linhas espectrais de três elementos diferentes a temperaturas entre 8.500 graus F e 1.8 milhões de graus F. Após o vôo, o paraquedas da carga útil será acionado à medida que volta à superfície para recuperação.
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