Novos cálculos revelam que as erupções solares podem ser muito mais quentes do que pensávamos.

As ejeções de material lançadas por uma flare solar - um autêntico “arroto” energético do Sol - podem ser muito mais quentes do que se pensava até agora.

Uma nova análise matemática indica que o mecanismo que alimenta as flares solares é bastante mais eficiente a aquecer partículas com carga elétrica, os iões, do que a aquecer eletrões.

Se isto se confirmar, é possível que tenhamos estado a subestimar o Sol, porque as temperaturas destas explosões têm sido normalmente inferidas a partir do aquecimento dos eletrões. De acordo com os cálculos mais recentes, os iões nas flares solares poderão atingir cerca de 60 milhões de kelvin (aproximadamente 60 milhões de ºC, o que corresponde a cerca de 108 milhões de ºF).

“A física solar partiu, historicamente, do princípio de que iões e eletrões têm necessariamente a mesma temperatura”, explica o astrofísico Alexander Russell, da Universidade de St Andrews, no Reino Unido.
“No entanto, ao refazer as contas com dados modernos, verificámos que as diferenças de temperatura entre iões e eletrões podem persistir durante dezenas de minutos em regiões importantes das flares solares, o que abre a possibilidade de considerar, pela primeira vez, iões extremamente quentes.”

Flares solares: como nascem estas explosões do Sol

As flares solares são manifestações intensas e por vezes imprevisíveis da atividade solar. Como o equador do Sol roda mais depressa do que as regiões polares, as linhas do campo magnético vão-se enredando e torcendo. Quando essa tensão magnética se torna insustentável, as linhas podem quebrar e voltar a ligar-se, libertando enormes quantidades de energia - e é daí que surgem as flares solares.

A energia libertada aquece o material expelido e a atmosfera solar para valores superiores a 10 milhões de graus Celsius, muito acima da temperatura “normal” à superfície do Sol (cerca de 5 500 ºC) e mesmo acima da temperatura típica da coroa solar (cerca de 2 milhões de ºC). Sim, a atmosfera do Sol é mais quente do que a sua superfície - um enigma que continua a motivar investigação.

Além do aquecimento do plasma, as flares solares produzem também rajadas intensas de raios X e radiação gama. Embora esta luz extremamente energética não atravesse a atmosfera terrestre até ao solo, pode afetar comunicações que dependem das camadas superiores da atmosfera, perturbar o funcionamento de satélites e missões espaciais e constituir um risco para astronautas em órbita baixa da Terra.

Por tudo isto, compreender em detalhe as flares solares não é apenas uma curiosidade científica: é uma peça importante para antecipar impactos tecnológicos e operacionais associados à atividade do Sol.

Reconexão magnética nas flares solares e iões superquentes

O plasma de uma flare solar é composto essencialmente por eletrões e iões. Durante muito tempo, assumiu-se que ambos eram aquecidos de forma semelhante nestes eventos. Ao rever trabalhos recentes noutras áreas, Russell e os seus colegas concluíram que essa suposição pode não ser válida.

Segundo o investigador, resultados recentes mostram que um processo chamado reconexão magnética aquece os iões cerca de 6,5 vezes mais do que aquece os eletrões. O padrão parece comportar-se como uma espécie de lei geral, já confirmada em medições no espaço próximo da Terra, no vento solar e em simulações computacionais. O que faltava, até agora, era ligar diretamente esses resultados ao contexto específico das flares solares.

Ao aplicar essas conclusões às flares solares, a equipa concluiu que os iões nestas explosões podem chegar a cerca de 60 milhões de ºC. Este cenário, além de elevar a fasquia para o “calor” destas erupções, pode também ajudar a explicar características do espetro das flares solares que têm intrigado cientistas durante décadas e que, até aqui, não tinham uma explicação satisfatória.

Uma implicação prática é que, se os eletrões não estiverem tão quentes quanto se pensava (ou se aquecerem de forma diferente), as estimativas de temperatura baseadas apenas em assinaturas dominadas por eletrões podem estar incompletas. Nesse caso, observar diretamente efeitos associados ao aquecimento dos iões passará a ser crucial para descrever o evento de forma realista.

O que falta confirmar e como testar a hipótese

Por agora, trata-se de um resultado teórico. Será necessário trabalho adicional para validar a ideia com observações e modelos mais completos. A novidade é que, ao reconhecer-se esta possibilidade, torna-se viável planear campanhas de observação e estratégias de análise especificamente desenhadas para procurar sinais de iões a temperaturas extremas e para medir durante quanto tempo iões e eletrões permanecem fora de equilíbrio térmico.

Este tipo de validação pode beneficiar de observações contínuas do Sol e de instrumentação capaz de analisar emissões em diferentes bandas, permitindo separar - direta ou indiretamente - as contribuições associadas a eletrões e a iões no plasma e avaliar como a reconexão magnética distribui a energia entre as partículas.

Publicação

A análise foi publicada na revista Cartas do Jornal Astrofísico.