AS PRIMEIRAS IMAGENS DA SOLAR ORBITER REVELAM "FOGUEIRAS" NO SOL 17 de julho de 2020
O instrumento EUI (Extreme Ultraviolet Imager) a bordo da sonda Solar Orbiter da ESA obteve esta imagem no dia 30 de maio de 2020. Mostra o aspeto do Sol a um comprimento de onda de 17 nanómetros, que fica na região ultravioleta extrema do espectro eletromagnético. As imagens neste comprimento de onda revelam a atmosfera superior do Sol, a coroa, com uma temperatura de aproximadamente 1 milhão de graus Celsius. O EUI captura imagens do disco total do Sol usando o telescópio FSI (Full Sun Imager), bem como imagens de alta resolução com o telescópio HRIEUV.
No dia 30 de maio, a Solar Orbiter estava mais ou menos a metade da distância Terra-Sol, o que significa que estava mais perto do Sol do que qualquer outro telescópio solar alguma vez esteve. Isto permitiu que o EUI visse características na coroa solar com apenas 400 km de diâmetro. Ao longo da missão, a Solar Orbiter vai ficar mais perto do Sol e isto aumentará o poder de imagem do instrumento por um factor de dois na aproximação máxima.
Ainda assim, mesmo antes desta maior aproximação, as imagens já obtidas revelam um conjunto de loops, manchas brilhantes e escuras, filamentos móveis. Uma característica omnipresente da superfície solar, revelada pela primeira vez nestas imagens, foi apelidada de "fogueiras". São erupções em miniatura que podem estar a contribuir para as altas temperaturas da coroa solar e para a origem do vento solar.
A cor nesta imagem foi acrescentada artificialmente porque o comprimento de onda original detetado pelo instrumento é invisível ao olho humano.
Crédito: Solar Orbiter/Equipa EUI (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
As primeiras imagens da Solar Orbiter, uma nova missão de observação do Sol da ESA e da NASA, revelaram explosões solares em miniatura omnipresentes, apelidadas de "fogueiras", perto da superfície da nossa estrela mais próxima.
De acordo com os cientistas por trás da missão, a observação de fenómenos que não eram antes visíveis em detalhe, sugere o enorme potencial da Solar Orbiter, que acabou de terminar a sua fase inicial de verificação técnica conhecida como comissionamento.
"Estas são apenas as primeiras imagens e já podemos ver novos fenómenos interessantes," diz Daniel Müller, Cientista do Projeto Solar Orbiter da ESA. "Não esperávamos resultados tão bons desde o início. Também podemos ver como os nossos dez instrumentos científicos se complementam, fornecendo uma imagem holística do Sol e do ambiente circundante."
A Solar Orbiter, lançada no dia 10 de fevereiro de 2020, transporta seis instrumentos de sensoriamento remoto, ou telescópios, que retratam o Sol e seus arredores e quatro instrumentos in situ que monitorizam o ambiente em torno da aeronave. Ao comparar os dados de ambos os conjuntos de instrumentos, os cientistas obterão informações sobre a formação do vento solar, o fluxo de partículas carregadas do Sol que influencia todo o Sistema Solar.
O aspeto único da missão Solar Orbiter é que nenhuma outra aeronave conseguiu capturar imagens da superfície do Sol a uma distância tão próxima.
Imagens mais próximas do Sol revelam novos fenómenos
As fogueiras, mostradas no primeiro conjunto de imagens, foram capturadas pelo EUI (Extreme Ultraviolet Imager) do primeiro periélio da Solar Orbiter, o ponto na sua órbita elíptica mais próximo do Sol. Naquele momento, a sonda estava a apenas 77 milhões de quilómetros do Sol, cerca da metade da distância entre a Terra e a estrela.
"As fogueiras são parentes pequenos das explosões solares que podemos observar a partir da Terra, milhões ou milhares de milhões de vezes menores," diz David Berghmans, do Observatório Real da Bélgica, Investigador Principal do Instrumento EUI, que captura imagens de alta resolução das camadas inferiores da atmosfera do Sol, conhecida como coroa solar. "O Sol pode parecer pacífico à primeira vista, mas quando olhamos em detalhe, podemos ver essas labaredas em miniatura em todos os lugares."
Os cientistas ainda não sabem se as fogueiras são apenas pequenas versões de grandes explosões ou se são movidas por diferentes mecanismos. Já existem, no entanto, teorias de que estas explosões em miniatura poderiam estar a contribuir para um dos fenómenos mais misteriosos do Sol, o aquecimento coronal.
Desvendar os mistérios do Sol
"Estas fogueiras são totalmente insignificantes mas, ao somar os seus efeitos em todo o Sol, estas podem ser a contribuição dominante para o aquecimento da coroa solar," diz Frédéric Auchère, do Instituto de Astrofísica Espacial, França, Investigador Principal do EUI.
A coroa solar é a camada mais externa da atmosfera do Sol que se estende milhões de quilómetros para o espaço sideral. A sua temperatura é superior a um milhão de graus Celsius, o que é uma ordem de magnitude mais quente que a superfície do Sol, uns "refrescantes" 5500°C. Após muitas décadas de estudos, os mecanismos físicos que aquecem a coroa ainda não são totalmente compreendidos, mas identificá-los é considerado o "santo graal" da física solar.
"Obviamente é prematuro dizer, mas esperamos que, ao ligar estas observações com as medições dos nossos outros instrumentos que 'sentem' o vento solar ao passar na aeronave, possamos eventualmente responder a alguns destes mistérios," diz Yannis Zouganelis, Cientista Adjunto do Projeto Solar Orbiter da ESA.
Observar o lado mais distante do Sol
O PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) é outro instrumento de ponta a bordo da Solar Orbiter. Faz medições de alta resolução das linhas do campo magnético na superfície do sol. Foi projetado para monitorizar regiões ativas do Sol, áreas com campos magnéticos especialmente fortes, que podem dar origem a explosões solares.
Durante as explosões solares, o Sol liberta rajadas de partículas energéticas que aumentam o vento solar que emana constantemente da estrela para o espaço circundante. Quando estas partículas interagem com a magnetosfera da Terra, podem causar tempestades magnéticas que podem atrapalhar as redes de telecomunicações e as redes de energia no solo.
"Neste momento, estamos na parte do ciclo solar de 11 anos quando o Sol está muito tranquilo," diz Sami Solanki, Diretor do Instituto Max Planck de Investigação de Sistemas Solares em Göttingen, Alemanha, e Investigador Principal do PHI. "Mas como a Solar Orbiter está num ângulo diferente do Sol e da Terra, podemos ver uma região ativa que não era observável da Terra. Esta é a primeira vez. Nunca fomos capazes de medir o campo magnético na parte de trás do sol."
Os magnetogramas, que mostram como a força do campo magnético solar varia através da superfície do Sol, podem ser comparados com as medições dos instrumentos in situ.
"O instrumento PHI está a medir o campo magnético na superfície, vemos estruturas na coroa do Sol com o EUI, mas também tentamos inferir as linhas do campo magnético que saem para o meio interplanetário, onde está a Solar Orbiter," diz Jose Carlos del Toro Iniesta, Investigador Principal do PHI, do Instituto de Astrofísica da Andaluzia, Espanha.
Apanhar o vento solar
Os quatro instrumentos in situ na Solar Orbiter caracterizam as linhas do campo magnético e o vento solar à medida que passam na aeronave.
Christopher Owen, do Laboratório de Ciências Espaciais Mullard da University College London e Investigador Principal do Solar Wind Analyser in situ, acrescenta: "Através destas informações, podemos estimar em que fração do Sol uma parte específica do vento solar foi emitida e, em seguida, usar o conjunto completo de instrumentos da missão para revelar e entender os processos físicos que operam nas diferentes regiões do Sol que levam à formação de ventos solares."
"Estamos todos realmente empolgados com estas primeiras imagens - mas este é apenas o começo," acrescenta Daniel. "A Solar Orbiter iniciou um grande circuito pelo Sistema Solar interno e aproximar-se-á muito do Sol em menos de dois anos. Por fim, chegará a 42 milhões de quilómetros, o que representa quase um-quarto da distância do Sol à Terra.”
"Os primeiros dados já demonstram o poder por trás de uma colaboração bem-sucedida entre agências espaciais e a utilidade de um conjunto diversificado de imagens para desvendar alguns dos mistérios do Sol," comenta Holly Gilbert, Diretora da Divisão de Ciências Heliofísicas do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA e Cientista do Projeto Solar Orbiter da NASA.
A Solar Orbiter é uma missão espacial de colaboração internacional entre a ESA e a NASA. Dezanove Estados membros da ESA (Áustria, Bélgica, República Checa, Dinamarca, Finlândia, França, Alemanha, Grécia, Itália, Irlanda, Luxemburgo, Holanda, Noruega, Polónia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido), bem como a NASA, contribuíram para a carga científica e/ou a aeronave. O satélite foi construído pela contratante principal Airbus Defense and Space, no Reino Unido.
O instrumento EUI (Extreme Ultraviolet Imager) a bordo da sonda Solar Orbiter da ESA obteve estas imagens no dia 30 de maio de 2020. Mostram o aspeto do Sol a um comprimento de onda de 17 nanómetros, que fica na região ultravioleta extrema do espectro eletromagnético. As imagens neste comprimento de onda revelam a atmosfera superior do Sol, a coroa, com uma temperatura de aproximadamente 1 milhão de graus Celsius. O EUI captura imagens do disco total do Sol usando o telescópio FSI (Full Sun Imager), bem como imagens de alta resolução com o telescópio HRIEUV.
No dia 30 de maio, a Solar Orbiter estava mais ou menos a metade da distância Terra-Sol, o que significa que estava mais perto do Sol do que qualquer outro telescópio solar alguma vez esteve. Isto permitiu que o EUI visse características na coroa solar com apenas 400 km de diâmetro. Ao longo da missão, a Solar Orbiter vai ficar mais perto do Sol e isto aumentará o poder de imagem do instrumento por um factor de dois na aproximação máxima.
Ainda assim, mesmo antes desta maior aproximação, as imagens já obtidas revelam um conjunto de loops, manchas brilhantes e escuras, filamentos móveis. Uma característica omnipresente da superfície solar, revelada pela primeira vez nestas imagens, foi apelidada de "fogueiras". São erupções em miniatura que podem estar a contribuir para as altas temperaturas da coroa solar e para a origem do vento solar.
A cor nestas imagens foi acrescentada artificialmente porque o comprimento de onda original detetado pelo instrumento é invisível ao olho humano.
Crédito: Solar Orbiter/Equipa EUI (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
Imagem de alta resolução obtida com o instrumento EUI (Extreme Ultraviolet Imager) a bordo da Solar Orbiter da ESA, obtida com o telescópio HRIEUV no dia 30 de maio de 2020. O círculo no canto inferior direito indica o tamanho da Terra para efeitos de escala. A seta aponta para uma das características omnipresentes da superfície solar, chamadas "fogueiras" e revelada pela primeira vez graças a estas imagens.
No dia 30 de maio, a Solar Orbiter estava mais ou menos a metade da distância Terra-Sol, o que significa que estava mais perto do Sol do que qualquer outro telescópio solar alguma vez esteve.
Crédito: Solar Orbiter/Equipa EUI (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
O instrumento PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) na sonda Solar Orbiter da ESA mede o campo magnético perto da superfície do Sol e permite a investigação do interior do Sol graças à técnica de heliosismologia. Nestas imagens, o PHI revela a quantidade de informação que pode desvendar.
A imagem do canto superior esquerdo foi obtida no dia 18 de junho de 2020 usando o Telescópio Full Disk do PHI. Mostra o Sol como observado a olho nu. Atualmente a nossa estrela está magneticamente calma, o que significa que não existem manchas visíveis. Isto não quer dizer que não existem campos magnéticos entrelaçando a superfície e a atmosfera solar.
A imagem em baixo e à esquerda foi obtida no dia 28 de maio de 2020 com o telescópio High Resolution do PHI. É um magnetograma que cobre uma área com aproximadamente 200.000 km x 200.000 km na superfície solar. As pequenas estruturas aqui vistas são regiões magnéticas tanto com polaridades norte como sul, algumas com vários milhares de quilómetros.
A imagem em baixo e à direita mostra uma extrapolação da linhas do campo magnético emanadas das estruturas magnéticas na atmosfera solar superior, que o telescópio EUI observa.
A imagem em cima e à direita mostra o aspeto visível desta região da superfície do Sol. O padrão de granulação representa fluxos para cima e para baixo de gás eletricamente carregado, conhecido como plasma, que ocorre sob a superfície visível do Sol.
Crédito: Solar Orbiter/Equipa PHI/ESA & NASA
A Solar Orbiter transporta seis instrumentos de sensoriamento remoto, ou telescópios, que retratam o Sol e seus arredores e quatro instrumentos in situ que monitorizam o ambiente em torno da aeronave. O vento solar é um fluxo impulsionado magneticamente de partículas da atmosfera externa do Sol, a coroa. As partículas são átomos e eletrões carregados eletricamente que compõem o que os físicos chamam de plasma. Ao comparar os dados de ambos os conjuntos de instrumentos, os cientistas obterão informações sobre a formação do vento solar, o fluxo de partículas carregadas do Sol que influencia todo o Sistema Solar.
O infográfico mostra uma imagem do disco solar obtido com o instrumento EUI (Extreme Ultraviolet Imager) , juntamente com dados do instrumento SPICE (Spectral Investigation of the Coronal Environment) e do instrumento in situ SWA (Solar Wind Analyser).
A imagem e os gráficos à direita da imagem do EUI mostram o primeiro espectro capturado no dia 21 de abril de 2020 pelo SPICE. A imagem mostra a distribuição da emissão dos iões de carbono nesta pequena região da atmosfera do Sol a temperaturas de aproximadamente 50.000 K. O gráfico mostram o espectro ultravioleta, revelando uma gama ampla de átomos ionizados, incluindo hidrogénio, carbono, néon, oxigénio e ferro, que podem ser identificados a partir da sua "impressão digital" única no espectro. Estes iões são formados a temperaturas de 10.000 a um milhão Kelvin.
O gráfico na parte de baixo da imagem mostra as primeiras medições científicas feitas com o HIS (Heavy Ion Sensor) do SWA, que amostra o vento solar em torno da nave. Os dados foram obtidos no dia 11 de maio de 2020. O sensor é capaz de determinar, entre outras características, a proporção da energia de uma partícula em relação à sua carga, e a sua velocidade ao longo de uma distância conhecida dentro do instrumento, tendo em conta o tempo que demora para percorrer essa distância.
Estes dados foram apresentados no gráfico ao longo das curvas teóricas dos iões esperados, que são coloridos de acordo com os iões na legenda. As regiões coloridas representam o número de partículas (amarelo significa muitas partículas, azul significa poucas) entrando no instrumento com cada característica e indica assim a abundância relativa no vento solar que passa pela sonda.
Através da comparação com medições da composição coronal pelo SPICE, estes dados do SWA-HIS vão suportar o estabelecer da ligação entre o vento solar que passa pela nave e a sua região fonte específica no Sol.
Crédito: Solar Orbiter/Equipa SPICE; Equipa SWA; Equipa EUI / ESA & NASA
A Solar Orbiter da ESA transporta um conjunto de dez instrumentos que trabalham em conjunto para fornecer uma imagem coerente da atividade solar e como essa atividade se propaga pelo Sistema Solar, incluindo partículas que constitutem o vento solar.
Os instrumentos estão agrupados em duas famílias: instrumentos in situ e de sensoriamento remoto. Este gráfico resume as primeiras imagens e dados recolhidos por todos os instrumentos à medida que a missão completava a sua fase de comissionamento. Algumas são as primeiras imagens dos instrumentos, obtidas entre maio e junho de 2020.
Os instrumentos de sensoriamento remoto observam diretamente o Sol, ou ligeiramente para o lado para ver a superfície do Sol e a sua atmosfera externa, a coroa, enquanto os instrumentos in situ medem o vento solar enquanto este passa pela nave.
O EUI (Extreme Ultraviolet Imager) fornece imagens da transição da parte inferior da atmosfera do Solar até à base da coroa solar.
O coronógrafo Metis bloqueia a luz da superfície solar, para que se veja a mais ténue atmosfera externa do Sol, ou coroa.
O SWA (Solar Wind Analyser) caracteriza as propriedades principais do vento solar, incluindo as propriedades das suas partículas como densidade, velocidade e temperatura.
O instrumento SPICE (Spectral Imaging of the Coronal Environment) estuda a coroa vista em frente do disco do Sol.
O instrumento EPD (Energetic Particle Detector) mede a composição, cronologia e outras propriedades das partículas energéticas das erupções solares.
O MAG (Magnetometer) mede o campo magnético no vento solar enquanto passa pela nave espacial.
O PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) mede o campo magnético na superfície solar e permite a investigação do interior do Sol via a técnica de heliosismologia.
O STIX (X-ray Spectrometer/Telescope) estuda as emissões solares em raios-X, que são emitidas principalmente por eletrões acelerados e proeminências solares.
O instrumento SoloHI (Heliospheric Imager) fotografa perturbações no vento solar permitindo que as erupções gigantes conhecidas como ejeções de massa coronal sejam rastreadas à medida que entram erupção no Sol.
O instrumento RPW (Radio and Plasma Waves) mede os campos magnéticos e elétricos para determinar as onduções e as suas interações com as partículas carregadas do vento solar.
Crédito: Solar Orbiter (ESA & NASA)
