O Sol, que nos fornece luz e calor, também é palco de fenômenos descomunais. Em 2017, uma poderosa erupção solar emitiu raios gama cuja origem deixou os astrônomos sem resposta. Essas emissões pareciam vir de uma zona particular da atmosfera solar, mas sua fonte precisa permanecia incompreendida até hoje.
Uma equipe do Centro de Pesquisa Solar-Terrestre da NJIT identificou a origem dessas radiações. Ao examinar os dados de uma explosão de classe X8.2, os cientistas revelaram uma população de partículas inédita na coroa solar. Essas partículas atingem energias de vários milhões de eletronvolts, muito superiores às habitualmente encontradas durante as erupções. Esta descoberta, portanto, levanta o véu sobre um mecanismo até então desconhecido da nossa estrela.
Uma erupção solar de classe X8.2 ilumina a borda do Sol em 10 de setembro de 2017. Esta imagem foi capturada pelo Observatório de Dinâmica Solar da NASA e mostra uma mistura de luz dos comprimentos de onda 171 e 304 angströms.
Crédito: NASA/GSFC/SDO Para chegar a este resultado, os pesquisadores cruzaram as observações de dois instrumentos. O telescópio espacial Fermi da NASA mediu os raios gama de alta energia, enquanto a rede de rádio EOVSA em solo forneceu imagens em micro-ondas. A sobreposição desses dados permitiu isolar uma região específica da atmosfera solar, denominada ROI 3. Este método estabeleceu uma ligação entre os sinais energéticos e uma atividade local bem precisa.
Dentro desta zona, os cientistas detectaram um número significativo de partículas aceleradas a velocidades próximas da da luz. Diferentemente dos elétrons clássicos das erupções, esta nova população apresenta uma forte concentração de partículas de energia muito alta, com poucos elétrons de baixa energia. Esta distribuição particular tornou possível a associação direta dessas partículas às emissões gama captadas.
O mecanismo responsável, chamado bremsstrahlung ou radiação de travagem, é, por sua vez, bem conhecido. Ele ocorre quando partículas carregadas como elétrons colidem com a matéria, aqui a atmosfera solar, e assim liberam uma radiação de alta energia. É este processo que gera os raios gama observados, elucidando um aspecto pouco conhecido da física das erupções solares e pondo fim a um debate científico.
Este avanço permite compreender melhor como as erupções solares conseguem acelerar partículas a níveis de energia tão extremos. Também facilita o desenvolvimento de modelos mais eficientes para prever a meteorologia espacial, que afeta os sistemas tecnológicos terrestres. Alguns pontos permanecem a precisar, nomeadamente a natureza exata dessas partículas, que podem ser elétrons ou pósitrons. Instrumentos melhorados como o EOVSA-15 permitirão ir mais longe.
Segundo Gregory Fleishman, autor principal do estudo publicado na
Nature Astronomy, a medição da polarização das emissões de micro-ondas deverá permitir diferenciar os tipos de partículas.
A radiação de travagem (bremsstrahlung)
A radiação de travagem é um fenômeno físico onde partículas carregadas, como elétrons, perdem energia sob a forma de luz quando são desaceleradas por um campo elétrico, como o de um átomo. Este processo é comum no Universo, explica por que observamos raios X ou gama em muitos eventos cósmicos.
No caso do Sol, durante uma erupção, os elétrons são acelerados a velocidades muito elevadas. Ao atravessar a densa atmosfera solar, eles colidem com outras partículas, o que os freia bruscamente. Esta desaceleração provoca a emissão de fótons de alta energia, ou seja, raios gama. É assim que o bremsstrahlung se torna uma fonte importante de radiação nas erupções solares.
Compreender este mecanismo ajuda os cientistas a interpretar os sinais observados pelos telescópios. Ao relacionar a energia das partículas com os espectros de radiação, eles podem deduzir as condições físicas na atmosfera solar. Isso permite melhorar os modelos teóricos e prever melhor o comportamento do Sol durante eventos extremos.
O bremsstrahlung não se limita ao Sol; ele também ocorre noutros ambientes, como em torno de buracos negros ou nos aceleradores de partículas na Terra. Estudar este fenômeno oferece, portanto, chaves para explorar diversos processos energéticos no Universo, simplificando noções árduas para torná-las acessíveis.
Fonte: Nature Astronomy