O Sol é uma enorme bola de plasma giratória com campo magnético, e onde esse campo magnético enfraquece, os ventos solares podem escapar.
Físicos conseguiram recriar esses mesmos efeitos em um laboratório pela primeira vez, isso significa que podemos estudar nossa estrela bem de perto, sem uma viagem pelo Sistema Solar.
É importante entender como este campo magnético e seus fluxos de plasma associados se comportam para melhorar nossa compreensão de como e quando as tempestades solares podem impactar a Terra e, potencialmente, colocar nossos sistemas de comunicação e infraestrutura sob forte pressão.
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O mini-sol foi configurado dentro de um laboratório na Universidade de Wisconsin-Madison, ele mapeia os efeitos mais amplos da espiral de Parker (em homenagem a seu descobridor, o astrofísico solar americano Eugene Parker). Especificamente, esta é a maneira que o campo magnético do Sol e seus ventos solares fluem como a saia de uma bailarina pelos planetas ao redor.
“O vento solar é altamente variável, mas existem basicamente dois tipos: rápido e lento”, diz o físico Ethan Peterson, da Universidade de Wisconsin-Madison.
“As missões a satélites documentaram muito bem de onde vem o vento veloz, então estávamos tentando estudar especificamente como o lento vento solar é gerado e como ele evolui enquanto viaja para a Terra.”
Para investigar ainda mais a espiral de Parker e seus ventos solares, Peterson e seus colegas criaram a Big Red Ball: uma esfera oca contendo plasma de três metros de largura, com um imã forte e seu centro e várias sondas de medição.
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O gás hélio foi então ionizado para criar plasma a temperaturas de 100.000 graus Celsius, antes que toda a mistura fosse girada usando uma corrente elétrica e as forças magnéticas dentro da máquina.
O que os cientistas criaram foi uma miniatura da Espiral de Parker que pode ser monitorada continuamente em três dimensões.
“As medições por satélite são bastante consistentes com o modelo Espiral de Parker, mas apenas em um ponto por vez, então você nunca seria capaz de fazer um mapa simultâneo e em grande escala como podemos no laboratório”, diz Peterson. . “Nossas medições experimentais confirmam a Teoria de Parker de como ela é criada por esses fluxos de plasma.”
Além de medir os alongamentos e reviravoltas do campo magnético do Sol, que não foram extensivamente explorados antes, o Big Red Ball também conseguiu gerar seus próprios disparos de plasma.
Pela primeira vez, os cientistas puderam dar uma olhada detalhada em como eles são realmente gerados, já que o plasma de alta velocidade encontra pontos enfraquecidos no campo magnético.
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Embora essa espiral de Parker de pequena escala não possa replicar totalmente a realidade que se estende pelo espaço, ela certamente ajudará os pesquisadores a descobrir parte da física por trás do funcionamento dos ciclos magnéticos de campo e plasma da nossa estrela – e o que podemos esperar deles no futuro.
Os pesquisadores salientam que isso não elimina a necessidade de missões de sondas solares no futuro: a Sonda Solar Parker por exemplo, lançada em agosto de 2018, está a caminho do sol. Ele vai mergulhar abaixo da superfície de Alfvén – o ponto na superfície solar onde os ventos solares nascem – para medir esses ventos solares com mais detalhes do que nunca.
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Enquanto isso, a Big Red Ball já está disponível para outros pesquisadores usarem, executarem testes e fazerem medições – um recurso essencial para entender melhor o nosso Sistema Solar.
“Nosso trabalho mostra que experimentos de laboratório também podem chegar à física fundamental desses processos”, diz Peterson. .
“E como o Big Red Ball agora é financiado como um National User Facility, ele diz para a comunidade científica: se você quiser estudar a física do vento solar, você pode fazer isso aqui”.
A pesquisa foi publicada na Nature Physics.
