O que faz a coroa do Sol ser mais quente do que a superfície

Por: Minuto Parana

Um dos maiores mistérios da física solar é entender por que a coroa solar, a camada mais externa da atmosfera do Sol, atinge temperaturas de milhões de graus, enquanto a superfície visível da estrela permanece significativamente mais fria. Agora, um novo estudo sugere que uma peça até então pouco considerada pode desempenhar um papel importante nesse processo: minúsculos grãos de poeira cósmica transportados pelas ondas magnéticas presentes no vento solar.

Durante décadas, os cientistas concentraram seus estudos principalmente em como elétrons, íons, campos magnéticos e o plasma transportam e dissipam energia na atmosfera solar. O novo trabalho propõe acrescentar um novo elemento a esse modelo: partículas microscópicas de poeira espacial. Embora extremamente pequenas, essas partículas podem influenciar a maneira como a energia se desloca pela coroa solar e, consequentemente, contribuir para seu intenso aquecimento.

A descoberta foi possível graças à sonda espacial Parker Solar Probe, da NASA, atualmente a nave que mais se aproximou do Sol na história. Em uma de suas passagens mais recentes, ela chegou a aproximadamente 6,1 milhões de quilômetros da superfície solar, atravessando regiões extremamente próximas da coroa. Essa proximidade permite coletar dados inéditos sobre o ambiente ao redor da estrela e investigar fenômenos que não podem ser observados a partir da Terra.

A coroa solar é a atmosfera mais externa do Sol e normalmente permanece invisível devido ao intenso brilho da superfície da estrela, conhecida como fotosfera. Ela pode ser observada diretamente apenas durante eclipses solares totais, quando a Lua bloqueia completamente a luz da fotosfera, revelando uma estrutura formada por longos filamentos luminosos que se estendem por milhões de quilômetros no espaço. Esses filamentos são compostos por plasma, um estado da matéria semelhante a um gás extremamente aquecido, no qual os átomos perderam parte de seus elétrons e permanecem eletricamente carregados.

O aspecto mais intrigante é que a coroa apresenta temperaturas superiores a um milhão de graus Celsius, enquanto a fotosfera, a superfície visível do Sol, possui cerca de 5.500 °C. À primeira vista, essa diferença parece contrariar o comportamento esperado, já que normalmente a fonte de calor deveria ser mais quente do que as regiões mais afastadas. Esse aparente paradoxo é conhecido como o problema do aquecimento da coroa solar e permanece sem uma explicação definitiva há várias décadas.

Até recentemente, os pesquisadores acreditavam que a poeira cósmica praticamente não desempenhava qualquer papel nesse ambiente extremamente hostil. A elevada temperatura da coroa faria com que essas partículas fossem rapidamente destruídas, impedindo qualquer influência significativa sobre os processos físicos da região. Por esse motivo, a Parker Solar Probe sequer foi equipada com um detector específico de poeira.

Mesmo sem esse equipamento, a espaçonave possui um conjunto de antenas e magnetômetros denominado FIELDS, desenvolvido para medir campos elétricos, campos magnéticos e emissões de rádio presentes na atmosfera solar. Durante diversas aproximações do Sol, esses instrumentos registraram repetidos picos inesperados de tensão elétrica.

Após analisar esses sinais, os pesquisadores concluíram que eles provavelmente são produzidos quando minúsculos grãos de poeira atingem a sonda em velocidades extremamente elevadas. O impacto vaporiza essas partículas e gera pequenas nuvens de partículas eletricamente carregadas, capazes de produzir os sinais detectados pelos instrumentos.

Esses grãos de poeira acumulam carga elétrica ao longo de sua trajetória pelo espaço. Quando são transportados pelo vento solar — um fluxo contínuo de partículas carregadas emitidas pelo Sol em todas as direções — passam a interagir com os campos eletromagnéticos presentes nesse ambiente.

Como resultado, podem modificar o comportamento das chamadas ondas de Alfvén, oscilações do plasma que se propagam ao longo das linhas do campo magnético solar. Essas ondas são consideradas um dos principais mecanismos responsáveis pelo transporte de energia da superfície solar até a coroa.

Os pesquisadores identificaram duas formas pelas quais a poeira pode interferir nesse processo. Na primeira hipótese, a massa das partículas acrescenta inércia ao plasma que viaja com o vento solar, permitindo que a energia transportada pelas ondas percorra distâncias maiores antes de ser dissipada. Nesse cenário, a energia seria distribuída por regiões mais amplas da coroa.

Na segunda hipótese, a carga elétrica acumulada pelos grãos fortalece as interações entre as partículas carregadas do plasma, as ondas de Alfvén e os campos magnéticos do Sol. Isso faria com que a energia fosse liberada mais rapidamente em regiões específicas, provocando aquecimento localizado e elevando significativamente a temperatura nesses pontos.

Segundo os pesquisadores, o equilíbrio entre esses dois mecanismos pode determinar exatamente onde, quando e com que intensidade a energia é convertida em calor dentro da coroa solar. Em vez de aquecer toda a atmosfera de maneira uniforme, a energia pode ficar concentrada em determinadas áreas, ajudando a explicar por que algumas regiões atingem temperaturas tão elevadas.

Caso essa hipótese seja confirmada por estudos futuros, ela poderá modificar significativamente a compreensão sobre a física solar. Além de investigar elétrons, íons, campos magnéticos e plasma, futuras missões espaciais deverão incluir instrumentos específicos para detectar e analisar partículas de poeira próximas ao Sol, medindo seu tamanho, composição, carga elétrica e comportamento em ambientes de temperaturas extremas.

Essas informações poderão revelar se a poeira apenas atravessa as regiões próximas da estrela ou se realmente participa ativamente da conversão da energia eletromagnética em calor e do movimento do vento solar, contribuindo para solucionar um dos problemas mais antigos e complexos da astrofísica moderna.

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