janeiro 29, 2022

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Astrônomos descobriram por que o sistema solar pode ter a forma de um croissant

O sistema solar está em uma bolha.

O vento e a radiação do sol fluem para fora, empurrando-o para o espaço interestelar. Isso cria um limite para a influência solar, já que os objetos no sistema solar são protegidos da poderosa radiação cósmica.

É chamada de heliosfera, e entender como ela funciona é uma parte importante para entender nosso sistema solar, e talvez até mesmo como nós, e toda a vida na Terra, podemos estar aqui.

“Como isso é relevante para a sociedade? A bolha que nos rodeia, que é produzida pelo sol, fornece proteção contra os raios cósmicos galácticos e sua forma pode afetar a forma como esses raios entram na heliosfera,” O astrofísico James Drake diz: da Universidade de Maryland.

“Existem muitas teorias, mas, é claro, a forma como os raios cósmicos podem entrar nas galáxias pode ser influenciada pela estrutura da heliosfera – ela tem rugas e dobras e esse tipo de coisa?”

Como estamos dentro da heliosfera e seus limites não são realmente visíveis, descobrir como ela se parece não é exatamente fácil. Mas isso não é impossível. As sondas Voyager e New Horizons são três espaçonaves que viajaram para os confins do sistema solar. Na verdade, as sondas Voyager cruzaram os limites da heliosfera e atualmente estão percorrendo o espaço interestelar.

Usando dados desses sensores, os cientistas determinaram no ano passado que a heliosfera poderia ter a forma de um estranho croissant cósmico. Agora, descubra como: moléculas neutras de hidrogênio fluindo para o Sistema Solar a partir do espaço interestelar provavelmente desempenham um papel importante na escultura da forma da heliosfera.

A equipe começou a investigar jatos de heliosfera. São jatos duplos de material proveniente dos pólos do Sol, formados pela interação do campo magnético solar com o campo magnético interestelar. E em vez de disparar em linha reta, ele se curva, impulsionado pelo fluxo entre as estrelas – como os pontos de um croissant. Essas são as caudas do sistema solar.

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Reconstrução da heliosfera mostrando planos. (M. Opher / AAS)

Eles são semelhantes a outros jatos astrofísicos observados no espaço e, como esses outros jatos, os jatos do Sol são instáveis. Também parece que a heliosfera, formada pelo Sol, é instável. Os pesquisadores queriam saber por quê.

“Vemos esses aviões sendo derrubados em colunas irregulares, e [astrophysicists] Há anos me pergunto por que essas formas são tão instáveis, ” Explica o astrofísico Merav Over da Boston University (BU), que liderou a pesquisa.

A equipe realizou modelagem computacional, com foco em átomos de hidrogênio neutros – aqueles que não carregam carga. Conhecemos esses fluxos em todo o universo, mas não conhecemos o efeito que eles poderiam ter na heliosfera. Quando os pesquisadores retiraram átomos neutros de seu modelo, os jatos solares repentinamente tornaram-se estáveis. Então eles os trouxeram de volta.

“Quando o coloco de volta, as coisas começam a dobrar e o eixo central começa a vibrar, e isso significa que algo dentro da heliosfera se tornou muito instável”, Ophir diz.

De acordo com a análise da equipe, isso é causado pela interação do hidrogênio neutro com a matéria ionizada na heliosfera – a região mais externa da heliosfera. Isso gera um Instabilidade de Riley e Taylor, ou uma instabilidade que ocorre na interface entre dois fluidos de densidades diferentes conforme o fluido mais leve empurra para o fluido mais pesado. Isso, por sua vez, resulta em perturbação generalizada das caudas da heliosfera.

É uma explicação clara e elegante da aparência da heliosfera e que pode ter implicações para a nossa compreensão da maneira como os raios cósmicos galácticos entram no sistema solar. Por sua vez, isso pode nos ajudar a entender melhor o ambiente de radiação do sistema solar, fora do campo magnético protetor da Terra e da atmosfera.

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“O universo não está calmo. Nosso modelo de BU não tenta cortar o caos, o que me permitiu determinar a causa [of the heliosphere’s instability]… partículas neutras de hidrogênio Ophir diz.

“Esta descoberta é realmente um grande avanço e realmente nos coloca na direção de descobrir por que nosso modelo obtém sua heliosfera em forma de croissant distinta e por que outros modelos não.”

A pesquisa foi publicada em Astrophysical Journal.