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ago 15

Acompanhando uma Erupção Solar através do Sistema Solar

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A localização das várias naves durante a ejeção de massa coronal (CME) do Sol de dia 14 de outubro de 2014. As separações dos planetas não são mostradas à escala; as suas distâncias do Sol, no lado esquerdo, são dadas em Unidades Astronômicas e a refletem a distância no momento em que as medições da CME foram feitas (para outros planetas é fornecida a distância média). A Rosetta e o cometa encontravam-se a 3,1 UA do Sol. As datas em que a sonda começou a sentir os efeitos da CME estão indicadas na escala à direita. 3 satélites de observação solar, na vizinhança da Terra (Proba-2 da ESA, SOHO da ESA/NASA e SDO da NASA) capturaram imagens do evento, enquanto as outras naves indicadas estavam na “linha de fogo” e fizeram observações “in situ” de, por exemplo, um aumento da força do campo magnético, aumentos na velocidade do vento solar e diminuições no influxo de raios cósmicos galácticos. A sonda Stereo-A da NASA também captou imagens da sua posição de visualização, enquanto outros dados foram registados pelas sondas Venus Express, Mars Express e Rosetta da ESA, Mars Odyssey, MAVEN e o Rover Curiosity em Marte da NASA, além da sonda Cassini em Saturno da NASA/ESA/ASI. Embora não tenham sido conclusivas, também foram vistas pistas da CME pela sonda New Horizons da NASA e pela Voyager 2 três meses e 17 meses depois, respetivamente. A CME propagou-se a partir do Sol a um ângulo de pelo menos 116º (definido pelas detecções feitas nas proximidades de Vênus e Marte) com uma velocidade de aproximadamente 1.000 km/s no Sol e de mais ou menos 450-500 km/s à distância de Saturno um mês depois. Crédito: ESA

Dez aeronaves em operação no Sistemas Solar, desde a Venus Express da ESA (no Sistema Solar interior) até a Voyager 2 da NASA (a espaçonave mais distante que presenciou o fenômeno), sentiram o efeito de uma erupção solar à medida que esta atravessava o Sistema Solar, enquanto três satélites na órbita terrestre assistiram, proporcionando uma perspectiva única nestas condições meteorológicas espaciais.

Os cientistas que trabalhavam na Mars Express da ESA estavam ansiosos por investigar os efeitos do contato próximo do Cometa Siding Spring na atmosfera do Planeta Vermelho, em 19 de outubro de 2014, mas em vez disso, descobriram o que acabou por ser a assinatura de um evento solar.

Embora isso tenha tornado a análise de qualquer efeito relacionado com o Cometa Siding Spring muito mais complexa do que o previsto, o evento desencadeou um dos maiores esforços colaborativos para rastrear a jornada de uma CME, uma “ejeção de massa coronal interplanetária” (‘coronal mass ejection‘) emanada pelo Sol e ao alcance distante do Sistema solar exterior.

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Observações da ejeção de massa coronal de dia 14 de outubro de 2014, foram observadas por várias espaçonaves de observação solar. A erupção começou por volta das 18:30 GMT e foi observada pela primeira vez às 18:48 GMT pela SOHO. As imagens mostram diferentes visualizações em diferentes momentos do evento. Embora a SDO (Solar Dynamics Observatory) da NASA, o SOHO (Solar Heliospheric Observatory) da ESA/NASA e a Proba-2 da ESA estivessem perto da Terra e tivessem visto o evento a se desenrolar para a esquerda nas imagens, a Stereo-A da NASA estava posicionada no lado oposto do Sol, a partir da perspectiva da Terra e dessa forma viu o evento no lado direito. A seta aponta para a localização da fonte. “Loops” brilhantes persistiram na região ativa por mais de um dia após a detecção inicial. Créditos: SDO/NASA; SOHO (ESA & NASA); NASA/Stereo; ESA/Observatório Real da Bélgica

Embora a Terra em si não estivesse na linha de fogo da CME, uma série de espaçonaves de observação solar próximas da Terra, o Proba-2 da ESA, o SOHO da ESA/NASA e o Observatório de Dinâmica Solar da NASA, testemunharam uma poderosa erupção solar alguns dias antes, em 14 outubro de 2014.

A sonda solar Stereo-A da NASA não só capturou imagens do outro lado do Sol em relação à Terra, mas também recolheu informações “in situ”, à medida que a CME passou velozmente.

Graças aos locais fortuitos de outros satélites na direção da viagem da CME, foram feitas detecções não ambíguas por três sondas de Marte, a Mars Express da ESA, a Maven da NASA e a Mars Odyssey, além do Rover Curiosity da NASA, que explorava a superfície do Planeta Vermelho, a sonda Rosetta da ESA que operava na ocasião próxima do Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko e a missão internacional Cassini ao redor de Saturno.

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Sete espaçonaves da NASA e ESA realizaram detecções confirmadas da mesma Ejeção de Massa Coronal Solar, gerada pelo Sol em 14 de outubro de 2014. Créditos: Witasse, et al.

Assinaturas da CME foram até encontradas em regiões tão distantes quanto a posição da espaçonave robótica New Horizons da NASA que, na ocasião, se aproximava de Plutão e bem mais além através da remota sonda Voyager 2. No entanto, nessas grandes distâncias é possível que a evidência dessa erupção específica possa ter se fundido com o vento solar de fundo.

Olivier Witasse, da ESA, que liderou o estudo, declarou:

As velocidades de uma CME comparadas com sua distância ao Sol não estão bem compreendidas, em particular no Sistema Solar exterior. Graças às cronometragens precisas de inúmeras medições ‘in situ’, podemos entender melhor o processo e devolver os nossos resultados aos modelos.

As medições dão uma indicação da velocidade e da direção da viagem da CME, a qual alastrou sobre um ângulo de pelo menos 116º para alcançar as sondas Venus Express e Stereo-A no flanco oriental, além das diversas sondas espaciais operando em Marte e no Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta), no flanco ocidental.

A partir de um máximo inicial de cerca de 1.000 km/s estimado partindo do Sol, foi medida uma forte queda para 647 km/s pela Mars Express três dias depois, diminuindo para 550 km/s medido pela Rosetta, após cinco dias. Isto foi seguido por uma diminuição mais gradual para 450-500 km/s na altura da distância de Saturno, um mês após o evento.

Os dados também revelaram a evolução da estrutura magnética da CME, com os efeitos sentidos pela sonda espacial durante vários dias, fornecendo informações úteis sobre os efeitos das condições meteorológicas espaciais em diferentes corpos planetários. As assinaturas nas várias espaçonaves incluíam tipicamente um choque inicial, um fortalecimento do campo magnético e um aumento da velocidade do vento solar.

No caso da Venus Express da ESA, infelizmente, seu pacote científico não foi ativado porque a sonda estava “por trás” do Sol, na linha de visão da Terra, limitando as capacidades de comunicação. Uma pequena indicação foi inferida a partir do seu rastreador estelar, ao ser sobrecarregado com a radiação no momento esperado de passagem.

Além disso, várias aeronaves que transportam monitores de radiação (Curiosity, Mars Odyssey, Rosetta e Cassini) revelaram um efeito interessante e bem conhecido: uma redução súbita nos na intensidade dos raios cósmicos galácticos. À medida que uma CME passa, ela age como uma bolha protetora, desviando temporariamente os raios cósmicos e protegendo parcialmente o planeta ou a nave espacial.

Uma queda de cerca de 20% nos raios cósmicos foi observada em Marte, uma das quedas mais profundas já registadas no Planeta Vermelho, e persistiu por cerca de 35 horas. Na sonda Rosetta, observou-se uma redução de 17% que durou 60 horas, enquanto que em Saturno a redução medida pela Cassini foi ligeiramente inferior e durou cerca de quatro dias. O aumento na duração da depressão dos raios cósmicos corresponde a uma desaceleração da CME e da região mais ampla sobre a qual foi dispersada em distâncias maiores.

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Um efeito da ejeção de massa coronal (CME) é a diminuição súbita no número de raios cósmicos detectados, com o nome de diminuição Forbush em honra ao cientista que a descreveu pela primeira vez. Durante a passagem da CME (a faixa pálida na imagem do meio), age como uma bolha protetora, varrendo temporariamente os raios cósmicos (representados como as manchas brancas) e protegendo o planeta ou nave espacial de tal modo que o impacto dos raios cósmicos é reduzido. Normalmente, observa-se uma diminuição rápida, com uma recuperação mais gradual ao longo dos dias seguintes, dependendo da velocidade e do tamanho da CME da intensidade do seu campo magnético associado. O gráfico fornece uma representação e não está propriamente em escala. Crédito: ESA

Olivier Witasse explicou:

A comparação da diminuição do influxo dos raios cósmicos galácticos em três locais amplamente separados devido à mesma CME é bastante nova. Embora as observações de CMEs por várias aeronaves já tenham sido feitas no passado, é incomum que as circunstâncias sejam tais para incluir tantas espalhadas pelo Sistema Solar interno e externo, como neste caso.

Finalmente, voltando à nossa observação original pretendida da passagem do Cometa Siding Spring em Marte, os resultados mostram a importância de ter um contexto das condições meteorológicas espaciais, para entender como estes eventos solares podem influenciar, ou até mesmo ocultar, a assinatura do cometa na atmosfera de um planeta.

O artigo intitulado “Interplanetary coronal mass ejection observed at Stereo-A, Mars, comet 67P/Churyumov–Gerasimenko, Saturn and New Horizons en route to Pluto. Comparison of its Forbush decreases at 1.4, 3.1 and 9.9 AU”, assinado por O. Witasse et al., foi publicado no Journal of Geophysical Research: Space Physics da American Geophysical Union.

Fontes

NASA: NASA, ESA Spacecraft Track Solar Storm Through Space

ESA: Tracking a Solar Eruption Through the Solar System

._._.

Witasse_et_al-2017-Journal_of_Geophysical_Research-_Space_Physics

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