Loops coronal, as estruturas elegantes e brilhantes que passam pela superfície solar e pela atmosfera solar, são fundamentais para entender por que a coroa é tão quente. Sim, é o Sol, e sim, é quente, mas sua atmosfera é também quente. O quebra-cabeça sobre por que a coroa solar é mais quente que a fotosfera do Sol mantém os físicos solares ocupados desde meados do século XX, mas com a ajuda de observatórios modernos e modelos teóricos avançados, agora temos uma boa idéia do que está causando isso. Então o problema está resolvido? Não é bem assim ...
Então, por que os físicos solares estão tão interessados na coroa solar? Para responder a isso, extrairei um trecho do meu primeiro artigo da Space Magazine:
…medições de partículas coronais nos dizem que a atmosfera do Sol é realmente mais quente que a superfície do Sol. O pensamento tradicional sugere que isso está errado; todos os tipos de leis físicas seriam violados. O ar ao redor de uma lâmpada não é mais quente que a própria lâmpada; o calor de um objeto diminui à medida que você mede a temperatura (óbvio). Se você está com frio, não se afasta do fogo, você se aproxima dele! - de "Hinode descobre o brilho oculto do sol", Space Magazine, 21 de dezembro de 2007
Isso não é apenas uma curiosidade acadêmica. O clima espacial se origina da coroa solar inferior; compreender os mecanismos por trás do aquecimento coronal tem implicações abrangentes para prever explosões solares energéticas (e prejudiciais) e prever condições interplanetárias.
Portanto, o problema de aquecimento da coroa é uma questão interessante e os físicos solares estão na trilha da resposta para o porquê da coroa ser tão quente. Loops coronais magnéticos são centrais para esse fenômeno; eles estão na base da atmosfera solar e experimentam aquecimento rápido com um gradiente de temperatura de dezenas de milhares de Kelvin (na cromosfera) a dezenas de milhões de Kelvin (na coroa) a uma distância muito curta. O gradiente de temperatura atua através de uma fina região de transição (TR), que varia em espessura, mas pode ter apenas algumas centenas de quilômetros de espessura em alguns locais.
Esses loops brilhantes de plasma solar quente podem ser fáceis de ver, mas existem muitas discrepâncias entre a observação da teoria da coroa e a da coroa. O (s) mecanismo (s) responsável (s) pelo aquecimento dos circuitos provou ser difícil de determinar, particularmente ao tentar entender a dinâmica dos circuitos coronais de "temperatura intermediária" (também conhecida como "quente") com plasma aquecido a cerca de um milhão de Kelvin. Estamos chegando mais perto de resolver esse quebra-cabeça que ajudará as previsões do clima espacial do Sol à Terra, mas precisamos descobrir por que a teoria não é a mesma que estamos vendo.
Os físicos solares estão divididos sobre esse assunto há algum tempo. O plasma do loop coronal é aquecido por eventos de reconexão magnética intermitentes ao longo de um loop coronal? Ou eles são aquecidos por algum outro aquecimento constante muito baixo na coroa? Ou é um pouco de ambos?
Na verdade, passei quatro anos lutando com esse problema enquanto trabalhava com o Grupo Solar da Universidade de Gales, em Aberystwyth, mas estava do lado do "aquecimento constante". Existem várias possibilidades ao considerar os mecanismos por trás do aquecimento coronal constante, minha área de estudo em particular foi a produção de ondas de Alfvén e as interações partícula-onda (autopromoção desavergonhada ... minha tese de 2006: Laços corais quiescentes aquecidos por turbulência, caso você tenha um fim de semana sem graça e sem graça à sua frente).
James Klimchuk, do Laboratório de Física Solar do Goddard Space Flight Center, em Greenbelt, Maryland, tem uma opinião diferente e favorece o mecanismo de aquecimento impulsivo e nanoflare, mas ele está ciente de que outros fatores podem entrar em jogo:
“Tornou-se claro nos últimos anos que o aquecimento coronal é um processo altamente dinâmico, mas as inconsistências entre observações e modelos teóricos têm sido uma importante fonte de azia. Agora descobrimos duas soluções possíveis para esse dilema: a energia é liberada impulsivamente com a combinação certa de aceleração de partículas e aquecimento direto, ou a energia é liberada gradualmente muito perto da superfície solar.”- James Klimchuk
Prevê-se que os nanoflares mantenham laços coronais quentes em seus 1 milhão de Kelvin razoavelmente constantes. Sabemos que os loops estão nessa temperatura, pois emitem radiação nos comprimentos de onda ultravioleta extremos (EUV), e vários observatórios foram construídos ou enviados ao espaço com instrumentos sensíveis a esse comprimento de onda. Instrumentos espaciais, como o EUV Imaging Telescope (EIT; a bordo da NASA / ESA Observatório Solar e Heliosférico), Da NASA Região de transição e Explorer coronal (VESTÍGIO) e os japoneses recentemente operacionais Hinode missão tiveram sucesso, mas ocorreram muitas inovações coronais após o lançamento do VESTÍGIO em 1998. Nanoflares são muito difíceis de observar diretamente, pois ocorrem em escalas espaciais tão pequenas que não podem ser resolvidas pela instrumentação atual. No entanto, estamos perto, e há uma trilha de evidências coronais apontando para esses eventos energéticos.
“Nanoflares podem liberar sua energia de diferentes maneiras, incluindo a aceleração de partículas, e agora entendemos que a combinação certa de aceleração de partículas e aquecimento direto é uma maneira de explicar as observações.”- Klimchuk.
Lenta mas seguramente, modelos teóricos e observação estão se unindo, e parece que após 60 anos de tentativas, os físicos solares estão perto de entender os mecanismos de aquecimento por trás da coroa. Observando como nanoflares e outros mecanismos de aquecimento podem influenciar um ao outro, é muito provável que mais de um mecanismo de aquecimento coronal esteja em jogo…
A parte, de lado: Fora de interesse, nanoflares ocorrerão em qualquer altitude ao longo do loop coronal. Embora possam ser chamados nanoflares, pelos padrões da Terra, são enormes explosões. Nanoflares liberam uma energia de 1024-1026 erg (ou seja, 1017-1019 Joules). Isso equivale a aproximadamente 1.600 a 160.000 bombas atômicas do tamanho de Hiroshima (com a energia explosiva de 15 kilotonnes), então não há nada nano sobre essas explosões coronais! Mas na comparação com os raios X padrão, o Sol gera de tempos em tempos com uma energia total de 6 × 1025 Joules (mais de 100 bilhões de bombas atômicas), você pode ver como nanofogueiras recebem seu nome ...
Fonte original: NASA
