Nunca a superfície do Sol tinha sido vista assim.As novas imagens permitiram confirmar na fotosfera — a camada visível da estrela —, pela primeira vez com um detalhe inédito, um fenómeno que gera os característicos redemoinhos observados nos oceanos, em algumas nuvens da Terra, bem como nas atmosferas de Júpiter e Saturno.

A descoberta, publicada esta quarta-feira na revista Nature, poderá ajudar a resolver um dos maiores enigmas da física solar: perceber porque é que a atmosfera exterior do Sol atinge temperaturas próximas de um milhão de graus Celsius, muito superiores às registadas na sua superfície, e compreender melhor como se desencadeiam as tempestades solares que podem afetar satélites, sistemas GPS e redes elétricas na Terra.

As imagens foram captadas pelo telescópio solar NSF Daniel K. Inouye, instalado na ilha havaiana de Maui — onde o céu é límpido, sem poeiras —,  considerado o mais potente do mundo para estudar o sol. E foram analisadas por uma equipa internacional de investigadores do Observatório Solar Nacional (NSO), do Observatório de Alta Altitude (HAO), do Centro Nacional para a Investigação Atmosférica (NCAR) e do Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar (MPS).

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As observações revelam pequenos vórtices de plasma e finas estriações junto das regiões magnéticas da fotosfera. Segundo os investigadores, estas estruturas constituem a primeira evidência direta da instabilidade de Kelvin-Helmholtz nesta camada do Sol, o tal processo físico que já é conhecido nos oceanos e nuvens, que se sabia existir na superfície solar mas que nunca fora efidenciada com este pormenor.

“A minha primeira reação foi: ‘Uau, como é possível vermos estruturas tão pequenas e tão finas no Sol?’ Isto é algo que nunca tínhamos observado antes”, admitiu David Kuridze, um dos autores do estudo, em declarações à BBC.

David Boboltz, diretor-adjunto do NSO, considera que a descoberta representa “um grande passo em frente” na compreensão da dinâmica do plasma solar e estelar. E que vai ajudar a “compreender e, eventualmente, prever, o clima espacial”. O interesse não é meramente teórico: os astrónomos do NSO sublinham a utilidade prática de conhecermos e nos protegermos do clima espacial.

Os vórtices, ou redemoinhos, têm-se tornado uma área cada vez mais estudada pelos físicos solares, dado que são uma fonte eficaz de energia magnética solar, que alimenta a atividade da estrela central em diversos ocasiões, de pequenas “nano-explosões” a gigantes explosões e tempestades solares. Estes fatores também podem interferir com muitas das infraestruturas tecnológicas modernas – redes de eletricidade, satélites e navegação por GPS.

Aliás, isso mesmo é explicado pela Agência Espacial Portuguesa: “As tempestades solares apresentam sérios riscos para os sistemas de satélites, voos espaciais tripulados e diferentes sistemas eletrónicos na Terra. Os eventos meteorológicos espaciais moderados são frequentes durante cada ciclo solar de 11 anos. Mais preocupantes são os eventos extremos, capazes de causar impactos significativos nas infraestruturas. Estes ocorrem, em média, apenas uma vez por ciclo.”

O que é a instabilidade de Kelvin-Helmholtz?

Mas afinal, o que é a instabilidade de Kelvin-Helmholtz? É um processo que ocorre quando duas camadas de um fluido se deslocam a velocidades diferentes, criando ondulações que evoluem para redemoinhos. O fenómeno foi descrito no século XIX pelos físicos Hermann von Helmholtz e William Thomson, mais conhecido por Lord Kelvin, e já tinha sido observado em áreas como a meteorologia (algumas formações de nuvens), a oceanografia (nas correntes dos oceanos, na forma como as ondas se aproximam da praia) e na astrofísica.

No Sol, estes redemoinhos são particularmente importantes porque ajudam a transportar energia e a reorganizar os campos magnéticos. Os investigadores verificaram que surgem muito próximos uns dos outros, separados por apenas 50 a 65 quilómetros, e identificaram também pequenas estriações, igualmente provocadas pela instabilidade.

Os físicos solares acreditam que este mecanismo poderá desempenhar um papel importante no chamado entrelaçamento dos campos magnéticos, uma das principais teorias para explicar a libertação explosiva de energia no Sol. Segundo esse modelo, as linhas do campo magnético vão-se juntando como tranças, acumulando tensão. Quando essa tensão é libertada, as linhas reorganizam-se num processo conhecido como reconexão magnética, dando origem a uma libertação súbita de energia.

Embora ainda não seja claro como estas estruturas se formam, os autores do estudo defendem que a instabilidade de Kelvin-Helmholtz poderá ser um dos mecanismos responsáveis por esse processo.

A investigação demonstra ainda que a granulação solar — o padrão de células de plasma em ebulição visível na superfície do Sol — cria as condições necessárias para o aparecimento da instabilidade. Além disso, o fenómeno promove a mistura entre plasma magnetizado e não magnetizado, facilitando a propagação dos campos magnéticos pela atmosfera solar.

Citado pela BBC, David Kuridze afirma que a eficiência dessa mistura surpreendeu os investigadores, uma vez que os modelos atuais têm dificuldade em explicar a forma como diferentes tipos de plasma se combinam na superfície do Sol.

A comunidade científica está apenas a começar a compreender o impacto da instabilidade de Kelvin-Helmholtz na dinâmica do plasma solar e no transporte de energia para a atmosfera da estrela, disse, também à BBC, Friedrich Woeger.

Um dos maiores enigmas da energia solar

Mas há mais, Thomas Rimmele, diretor de tecnologia do NSO, acredita que o fenómeno poderá ajudar a resolver um dos maiores enigmas da física solar dos últimos 50 anos: explicar porque é que a coroa — a camada mais externa da atmosfera do Sol — atinge temperaturas próximas de um milhão de graus Celsius, muito superiores às registadas na superfície da estrela, que rondam os 6.000 graus Celsius.

Os investigadores defendem que a instabilidade de Kelvin-Helmholtz poderá desempenhar um papel importante no transporte de energia para as camadas mais externas da atmosfera solar. À medida que essa energia se distribui por estruturas cada vez mais pequenas, acaba por ser convertida em calor.

Na próxima fase da investigação, a equipa pretende utilizar ferramentas desenvolvidas para identificar automaticamente estes redemoinhos e medir a quantidade de energia que conseguem transportar para as camadas superiores da atmosfera solar, permitindo compreender melhor a dissipação dos campos magnéticos.

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[A investigação ao espião português suspeito de vender segredos à Rússia é inesperadamente confrontada com uma vida dupla. Tem relações com várias mulheres do leste, é frequentador de bares de alterne e striptease e é ainda presença habitual em reuniões da maçonaria. Ao mesmo tempo, os serviços secretos norte-americanos querem montar uma armadilha à “toupeira” no interior do SIS. Já pode ouvir o segundo episódio do novo Podcast Plus “A Vida Dupla do Espião Traidor” no site do Observador, na Apple Podcasts, no Spotify e no Youtube.]