Ondas de Alfvén torcionais na coroa do Sol: uma pista decisiva para o aquecimento coronal

Durante décadas, a comunidade científica tem tentado explicar um paradoxo solar intrigante: como é que a coroa do Sol (a sua atmosfera exterior) atinge temperaturas extremamente elevadas, enquanto a superfície se mantém comparativamente “amena”. Um novo estudo acrescenta agora uma peça importante a este quebra-cabeças.

Uma equipa internacional apresentou a primeira evidência inequívoca de ondas de Alfvén torcionais de pequena escala distribuídas por toda a coroa. Estas ondas propagam-se ao longo dos campos magnéticos, torcendo-os à medida que avançam e, nesse processo, transportam plasma para camadas mais altas.

Porque é que a coroa do Sol é tão quente?

Os dados ajudam a clarificar como o plasma sobreaquecido consegue deslocar-se desde a superfície solar - onde as temperaturas rondam os 5.500 °C - até à coroa, onde se atingem milhões de graus Celsius, libertando depois a energia acumulada.

Até aqui, os investigadores tinham conseguido observar sobretudo ondas de Alfvén maiores e mais isoladas, associadas a fenómenos energéticos como as erupções solares. A existência de ondas mais pequenas na coroa era apontada por modelos teóricos há muito tempo, mas faltava uma observação direta que confirmasse a sua presença.

Observação direta das ondas de Alfvén torcionais

Segundo o físico Richard Morton, da Universidade de Northumbria (Reino Unido), esta deteção vem pôr fim a uma busca prolongada que remonta aos anos 1940. Na sua perspetiva, foi finalmente possível ver, sem ambiguidades, movimentos torcionais a fazer as linhas do campo magnético rodarem alternadamente na coroa.

A descoberta só foi possível graças a imagens de alta resolução obtidas com o telescópio solar mais potente do mundo, o Telescópio Solar Daniel K. Inouye, no Havai, operado com apoio da Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos.

Como o telescópio “viu” o plasma a torcer-se

Os instrumentos do telescópio permitem medir com grande precisão o movimento do plasma solar (partículas carregadas). Para seguir esse movimento, os cientistas acompanharam o comportamento de ferro extremamente aquecido, usando assinaturas de luz: o sinal deslocava-se para tons mais azulados quando o material se aproximava da Terra e para tons mais avermelhados quando se afastava - um efeito associado ao movimento ao longo da linha de visão.

No entanto, interpretar a coroa não é simples. Os registos estão frequentemente dominados por movimentos oscilatórios laterais (“balanços”) do plasma, que podem ocultar padrões mais subtis. Depois de desenvolverem uma forma de subtrair essa interferência causada pelos movimentos de balanço, os investigadores conseguiram isolar o que procuravam: a deslocação do plasma acompanhada de uma torção característica, compatível com ondas de Alfvén torcionais.

Morton explica que o movimento do plasma na coroa tende a ser dominado por essas oscilações laterais, o que acaba por esconder a torção; por isso, foi necessário criar um método para remover o “balanço” e revelar o “torcer”.

Implicações para o vento solar e para as tempestades geomagnéticas

Estes resultados contribuem para uma compreensão mais completa de como funciona a “fornalha” solar e alimentam diretamente a investigação sobre o vento solar - fluxos de partículas que se libertam do Sol e podem chegar à Terra, com capacidade para afetar redes de satélites e sistemas elétricos.

As ondas de Alfvén torcionais de pequena escala podem estar a fornecer parte das forças necessárias para impulsionar o vento solar para lá da influência gravitacional do Sol. Em paralelo, poderão também desempenhar um papel relevante para que a coroa alcance temperaturas tão elevadas.

Ao observar estes processos em ação e ao conseguir modelá-los com maior rigor, torna-se possível melhorar previsões de meteorologia espacial, potencialmente aumentando a antecedência com que se identificam tempestades geomagnéticas com impacto na Terra.

Contexto mais amplo: campos magnéticos, turbulência e outras explicações possíveis

Uma consequência importante desta deteção é reforçar o papel do magnetismo solar como “motor” do transporte de energia. Em ambientes de plasma como a coroa, os campos magnéticos funcionam como guias por onde a energia se pode propagar sob a forma de ondas; se parte dessa energia for dissipada, pode contribuir para o aquecimento local e para acelerar partículas.

Ao mesmo tempo, esta evidência não elimina outras hipóteses relevantes para o aquecimento coronal, como a reconexão magnética em pequena escala. Pelo contrário: observações mais detalhadas podem ajudar a distinguir quando domina a dissipação associada a ondas, quando domina a reconexão, e de que forma estes mecanismos se combinam em diferentes regiões da coroa.

Próximos passos na investigação

Agora que as pequenas ondas de Alfvén foram identificadas de forma direta, trabalhos futuros poderão analisar com maior detalhe os seus mecanismos, a forma como se distribuem e como variam em regiões mais amplas da coroa. Com observações robustas, também se torna mais viável testar, com critérios mais exigentes, teorias concorrentes sobre o funcionamento da atmosfera solar.

De acordo com Morton, este estudo oferece uma validação essencial para o conjunto de modelos teóricos que descrevem como a turbulência de ondas de Alfvén alimenta a atmosfera do Sol. E, com medições diretas, passa a ser possível confrontar esses modelos de forma concreta com a realidade observada.

A investigação foi publicada numa revista científica internacional especializada em astronomia.