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ACOMPANHAMENTO DE UMA ERUPÇÃO SOLAR ATRAVÉS DO SISTEMA SOLAR
18 de agosto de 2017

 


A localização das várias naves durante a ejeção de massa coronal (CME) do Sol de dia 14 de outubro de 2014. As separações dos planetas não são mostradas à escala; as suas distâncias do Sol, no lado esquerdo, são dadas em Unidades Astronómicas e a refletem a distância no momento em que as medições da CME foram feitas (para outros planetas é fornecida a distância média). A Rosetta e o cometa encontravam-se a 3,1 UA do Sol. As datas em que a sonda começou a sentir os efeitos da CME estão indicadas na escala à direita.
Três satélites de observação solar, na vizinhança da Terra - Proba-2 da ESA, o satélite SOHO da ESA/NASA e o SDO da NASA - capturaram imagens do evento, enquanto as outras naves indicadas estavam na "linha de fogo" e fizeram observações "in situ" de, por exemplo, um aumento da força do campo magnético, aumentos na velocidade do vento solar e diminuições no influxo de raios cósmicos galácticos. A Stereo-A da NASA também captou imagens da sua posição de visualização, enquanto outros dados foram registados pelas sondas Venus Express, Mars Express e Rosetta da ESA, Mars Odyssey, MAVEN e o rover Curiosity da NASA, além da Cassini da NASA/ESA/ASI. Embora não conclusivas, também foram vistas pistas da CME pela sonda New Horizons da NASA e pela Voyager 2 três meses e 17 meses depois, respetivamente.
A CME propagou-se a partir do Sol a um ângulo de pelo menos 116º (definido pelas deteções feitas nas proximidades de Vénus e Marte) com uma velocidade de aproximadamente 1000 km/s no Sol e de mais ou menos 450-500 km/s à distância de Saturno um mês depois.
Crédito: ESA
(clique na imagem para ver versão maior)

 

Dez aeronaves, desde a Venus Express da ESA à Voyager 2 da NASA, sentiram o efeito de uma erupção solar à medida que esta atravessava o Sistema Solar, enquanto três satélites em órbita terrestre assistiram, proporcionando uma perspetiva única nestas condições meteorológicas espaciais.

Os cientistas que trabalhavam na Mars Express da ESA estavam ansiosos por investigar os efeitos do contato próximo do Cometa Siding Spring na atmosfera do Planeta Vermelho, a 19 de outubro de 2014, mas em vez disso, descobriram o que acabou por ser a marca de um evento solar.

Embora isso tenha tornado a análise de qualquer efeito relacionado com o cometa muito mais complexa do que o previsto, desencadeou um dos maiores esforços colaborativos para traçar a jornada de uma "ejeção de massa coronal interplanetária" - CME ('coronal mass ejection') - do Sol ao alcance distante do Sistema solar externo.

Embora a Terra em si não estivesse na linha de fogo, uma série de satélites de observação solar próximos da Terra - Proba-2 da ESA, o SOHO da ESA/NASA e o Observatório de Dinâmica Solar da NASA - testemunharam uma poderosa erupção solar alguns dias antes, a 14 outubro.

O Stereo-A da NASA não só capturou imagens do outro lado do Sol em relação à Terra, mas também recolheu informações "in situ", à medida que a CME passou apressadamente.

Graças aos locais fortuitos de outros satélites na direção da viagem da CME, foram feitas deteções inequívocas por três sondas de Marte - Mars Express da ESA, Maven da NASA e Mars Odyssey - e o Rover Curiosity da NASA, que operava na superfície do Planeta Vermelho, a Rosetta da ESA no Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko e a missão internacional Cassini em Saturno.

Foram até encontrados vestígios tão longe quanto a New Horizons da NASA que, na altura, se aproximava de Plutão, e para além da Voyager 2. No entanto, nessas grandes distâncias é possível que a evidência dessa erupção específica se possa ter fundido com o vento solar de fundo.

"As velocidades de uma CME com distância ao Sol não estão bem compreendidas, em particular no Sistema Solar externo", diz Olivier Witasse, da ESA, que liderou o estudo.

"Graças às cronometragens precisas de inúmeras medições 'in situ', podemos entender melhor o processo e devolver os nossos resultados aos modelos. "

As medições dão uma indicação da velocidade e da direção da viagem da CME, a qual alastrou sobre um ângulo de pelo menos 116º para alcançar a Venus Express e o Stereo-A no flanco oriental, e as sondas espaciais em Marte e no Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, no flanco ocidental.

A partir de um máximo inicial de cerca de 1000 km/s estimado no Sol, foi medida uma forte queda para 647 km/s pela Mars Express três dias depois, diminuindo para 550 km/s na Rosetta, após cinco dias. Isto foi seguido por uma diminuição mais gradual para 450-500 km/s à distância de Saturno, um mês após o evento.

Os dados também revelaram a evolução da estrutura magnética da CME, com os efeitos sentidos pela sonda espacial durante vários dias, fornecendo informações úteis sobre os efeitos das condições meteorológicas espaciais em diferentes corpos planetários. As assinaturas nas várias aeronaves incluíam, caracteristicamente, um choque inicial, um fortalecimento do campo magnético e um aumento da velocidade do vento solar.

No caso da Venus Express da ESA, o seu pacote de ciência não foi ativado porque a sonda estava "por trás" do Sol, vista da Terra, limitando as capacidades de comunicação. Uma pequena indicação foi inferida a partir do seu rastreador estelar, ao ser sobrecarregado com a radiação no momento esperado de passagem.

Além disso, várias aeronaves que transportam monitores de radiação - Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta e Cassini - revelaram um efeito interessante e bem conhecido: uma diminuição súbita nos raios cósmicos galácticos. À medida que uma CME passa, age como uma bolha protetora, varrendo temporariamente os raios cósmicos e protegendo parcialmente o planeta ou a nave espacial.

Uma queda de cerca de 20% nos raios cósmicos foi observada em Marte - uma das mais profundas registadas no Planeta Vermelho - e persistiu por cerca de 35 horas. Na Rosetta, observou-se uma redução de 17% que durou 60 horas, enquanto que em Saturno a redução foi ligeiramente inferior e durou cerca de quatro dias. O aumento na duração da depressão dos raios cósmicos corresponde a uma desaceleração da CME e da região mais ampla sobre a qual foi dispersa em distâncias maiores.

"A comparação da diminuição do influxo de raios cósmicos galácticos em três locais amplamente separados devido à mesma CME é bastante nova", diz Olivier. "Embora as observações de CMEs por várias aeronaves já tenham sido feitas no passado, é invulgar que as circunstâncias sejam tais para incluir tantas espalhadas pelo Sistema Solar interno e externo, como neste caso.

"Finalmente, voltando à nossa observação original pretendida, da passagem do Cometa Siding Spring em Marte, os resultados mostram a importância de ter um contexto das condições meteorológicas espaciais, para entender como estes eventos solares podem influenciar, ou até mesmo ocultar, a assinatura do cometa na atmosfera de um planeta."

 


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Observações da ejeção de massa coronal de dia 14 de outubro de 2014, vista por várias naves de observação solar. A erupção começou por volta das 18:30 GMT e foi observada pela primeira vez às 18:48 GMT pela SOHO. As imagens mostram diferentes visualizações em diferentes momentos do evento. Embora a SDO (Solar Dynamics Observatory) da NASA, o SOHO (Solar Heliospheric Observatory) da ESA/NASA e a Proba-2 da ESA estivessem perto da Terra e tivessem visto o evento a desenrolar-se para a esquerda nas imagens, a Stereo-A da NASA estava posicionada no lado oposto do Sol, a partir da perspetiva da Terra e, como tal, viu o evento no lado direito.
A seta aponta para a localização da fonte. "Loops" brilhantes persistiram na região ativa por mais de um dia após a deteção inicial.
Crédito: SDO/NASA; SOHO (ESA & NASA); NASA/Stereo; ESA/Observatório Real da Bélgica
(clique na imagem para ver versão maior)


Um efeito da ejeção de massa coronal (CME) é a diminuição súbita no número de raios cósmicos detetados, com o nome de diminuição Forbush em honra ao cientista que a descreveu pela primeira vez. Durante a passagem da CME (a faixa pálida na imagem do meio), age como uma bolha protetora, varrendo temporariamente os raios cósmicos (representados como as manchas brancas) e protegendo o planeta ou nave espacial de tal modo que o impacto dos raios cósmicos é reduzido. Normalmente, observa-se uma diminuição rápida, com uma recuperação mais gradual ao longo dos dias seguintes, dependendo da velocidade e do tamanho da CME da intensidade do seu campo magnético associado.
O gráfico dá uma representação e não está à escala.
Crédito: ESA
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Links:

Notícias relacionadas:
ESA (comunicado de imprensa)
NASA (comunicado de imprensa)
Journal of Geophysical Research (PDF)
Naves da NASA e da ESA seguem tempestade solar pelo espaço (NASA Goddard via YouTube)
EurekAlert!
PHYSORG
Gizmodo

Sol:
Wikipedia
Núcleo de Astronomia do Centro Ciência Viva do Algarve

Clima espacial:
Wikipedia 
spaceweather.com

CME (Ejeção de Massa Coronal):
Wikipedia
Universidade Estatal do Montana

SOHO:
Página oficial 
Página da ESA 
Wikipedia

SDO:
NASA
Wikipedia

Sondas STEREO:
NASA
NASA - 2
Wikipedia

Venus Express:
ESA 
NASA
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MAVEN:
NASA
NASA - 2
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Mars Odyssey:
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New Horizons:
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NASA
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NASA
Voyager 2 (Wikipedia)

 
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