Astrônomos brasileiros observam explosões solares em frequências inéditas

FAPESP

Elton Alisson

22 de junho de 2016

Pesquisadores da Universidade Presbiteriana Mackenzie, em colaboração com colegas do país e do exterior, fizeram a primeira observação de explosões solares em 3 e 7 terahertz

Pesquisadores do Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie (CRAAM), da Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM), em colaboração com colegas do Brasil e do exterior, conseguiram fazer a primeira observação de explosões solares nas frequências de 3 e 7 terahertz (THz).

O anúncio foi feito durante a Reunião Anual da Divisão de Física Solar da American Astronomical Society, realizada entre os dias 31 de maio e 3 de junho em Boulder, no Colorado, nos Estados Unidos.

“Conseguimos provar que é possível detectar explosões solares nessas faixas de frequências de terahertz. Isso abre novas perspectivas observacionais”, disse Pierre Kaufmann, pesquisador do CRAAM-UPM e coordenador do projeto, à Agência FAPESP.

A observação foi feita por meio do experimento espacial Solar-T – um telescópio fotométrico duplo, projetado e construído no Brasil por pesquisadores do CRAAM-UPM, em colaboração com colegas do Centro de Componentes Semicondutores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

Desenvolvido por meio de um Projeto Temático e de um Auxílio Regular, apoiados pela FAPESP, o Solar-T foi acoplado a um balão estratosférico lançado pela agência espacial norte-americana – a Nasa –, em 19 de janeiro, na base MacMurdo dos Estados Unidos na Antártica, em uma missão voltada a observar o Sol (Leia mais em: agencia.fapesp.br/22605/).

Durante os 12 dias de duração de um voo de circunavegação a 40 mil metros de altitude na Antártica, o Solar-T coletou ininterruptamente a energia que emana das explosões solares nas frequências de 3 e 7 THz, correspondentes a uma faixa da radiação infravermelha distante.

As observações nessa faixa de radiação situada no espectro eletromagnético entre a luz visível e as ondas de rádio permitem fazer diagnósticos inéditos sobre a ocorrência de explosões associadas aos campos magnéticos das regiões ativas do Sol, que muitas vezes lançam em direção à Terra jatos de partículas de carga negativa (elétrons) aceleradas a grandes velocidades.

A radiação das explosões nessa faixa do infravermelho distante também torna possível uma nova abordagem para investigar fenômenos que produzem energia em regiões ativas que ficam entre a superfície do Sol, a fotosfera, onde a temperatura não passa dos 5,7 mil graus, e as camadas superiores e mais quentes: a cromosfera, onde as temperaturas alcançam 20 mil graus, e a coroa, que está a mais de 1 milhão de graus.

O problema, contudo, é que essas frequências de terahertz são impossíveis de serem medidas a partir do nível do solo porque são bloqueadas pela atmosfera, explicou Kaufmann. “É necessário ir ao espaço para medi-las e, para isso, uma nova tecnologia de detecção em THz teve que ser desenvolvida”, afirmou.

Por meio do Solar-T, os pesquisadores conseguiram finalmente observar pela primeira vez uma explosão solar nas frequências de 3 e 7 THz.

O telescópio fotométrico registrou no dia 28 de janeiro, exatamente às 12:12:10 (GMT), um evento solar impulsivo (que cresce rapidamente no decorrer do tempo) nas frequências de 3 e 7 THz.

O evento foi coincidente com uma explosão solar impulsiva detectada pelo telescópio terrestre Solar Submillimeter (SST), também da UPM, instalado no Complexo Astronômico El Leoncito, nos Andes argentinos, nas frequências de 0,2 e 0,4 THz, nas quais o equipamento opera.

Explosões simultâneas no mesmo dia e horário foram observadas com um abrilhantamento no visível (linha de emissão específica de hidrogênio, chamada de H-alfa, no vermelho) pelo telescópio HASTA, também instalado na Argentina, e em ultravioleta extremo (EUV) pela sonda não tripulada Solar Dynamics Observatory (SDO), da Nasa.

“É possível ver pela observação em ultravioleta extremo que, antes do início da explosão solar, é formada uma grande estrutura, com um arco magnético com uma ponta brilhante que cai em direção à mancha solar”, descreveu Kaufmann.

“O momento em que a ponta brilhante do arco magnético se choca com a superfície da mancha solar coincide exatamente com a explosão solar impulsiva detectada nas frequências de 3 e 7 terahertz, subterahertz <[0,2 e 0,4 THz] e no visível”, detalhou.

Perspectivas

De acordo com Kaufmann, existiam muitas dúvidas e questionamentos na comunidade de pesquisa em radioastronomia e astrofísica se era possível detectar explosões solares na faixa de frequência de 3 e 7 THz.

Nos últimos dez anos, por meio do radiotelescópio SST, o pesquisador e sua equipe já tinham conseguido registrar explosões solares nas frequências de 0,2 e 0,4 THz.

Já nos últimos quatro anos, conseguiram monitorar explosões solares na frequência de 30 THz – correspondente ao infravermelho médio – por meio de um telescópio também instalado na Argentina e de outro telescópio situado na cobertura de um dos prédios da UPM, no centro de São Paulo.

Mas havia dúvidas se as explosões solares em 30 THz eram da mesma natureza das que observaram em 0,2 e 0,4 THz. Além disso, não se sabia se ocorriam explosões solares entre essas frequências e se era possível observá-las, ponderou Kaufmann.

“Agora, com a detecção de explosões solares em 3 e 7 terahertz, conseguimos provar que há explosões solares nessas frequências, que é possível observá-las e que elas continuam apresentando intensidade crescente de acordo com a frequência, que também era outro questionamento que havia”, afirmou.

“Aparentemente, as explosões solares em 3 e 7 terahertz são relativamente intensas para sinais muito fracos e também são observadas em frequências mais baixas, de 0,2 e 0,4 terahertz, embora sejam bem detectadas”, explicou.

Segundo o pesquisador, a detecção das explosões solares em 3 e 7 THz agora deverá ter implicações na interpretação dos mecanismos do fenômeno, tais como se são os mesmos conhecidos para explosões solares que ocorrem em outras frequências mais baixas.

Além disso, poderá abrir novas perspectivas observacionais de explosões solares em duas frentes.

A primeira delas deverá ser o aumento das frequências de observação de um novo telescópio, o Hats (High Altitude Terahertz Solar Telescope), que será instalado em um observatório a 5,5 mil metros de altitude em Famantina, nos Andes argentinos, previsto inicialmente para operar nas faixas de 0,85 e 1,4 THz.

“Já tomamos a decisão de operá-lo em frequências ainda mais altas do que as que tinham sido planejadas”, afirmou Kaufmann.

A segunda perspectiva observacional aberta pela detecção é a instalação no módulo russo da Estação Espacial Internacional (ISS) de uma versão melhorada do Solar-T com maior número de frequências.

A UPM possui um convênio com o Instituto Lebedev de Física de Moscou para instalar telescópios de detecção de frequências em terahertz na ISS. O sucesso da missão do Solar-T era uma precondição para qualificar a tecnologia que os pesquisadores brasileiros desenvolveram.

“O telescópio que será instalado na ISS deverá ter, provavelmente, entre 5 e 6 frequências terahertz diferentes. Nossa ideia é cobrir cada vez mais o espectro de observação de explosões solares em terahertz”, disse Kaufmann.