Simulações em supercomputador revelam nova compreensão sobre a taquoclina, região-chave na formação dos campos magnéticos solares
Desde os anos 1980, astrônomos sabem que o Sol “ressoa” por dentro como um imenso instrumento musical. O estudo dessas ondas sonoras (a chamada heliosismologia) revelou a existência de uma camada interna enigmática, a taquoclina. Extremamente fina e localizada entre a zona radiativa e a zona convectiva da estrela, essa região parece desempenhar um papel crucial na geração dos campos magnéticos solares.
Apesar de décadas de estudos, a dinâmica por trás da formação e da estabilidade da taquoclina permanecia um quebra-cabeça matemático. Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, alcançaram um marco histórico: os primeiros modelos autoconsistentes do interior solar que recriam espontaneamente a taquoclina. O trabalho, publicado no The Astrophysical Journal Letters, foi possível graças ao uso do supercomputador Pleiades, da NASA, em simulações que consumiram milhões de horas de processamento.
A importância dessa fina camada vai além da teoria. Os campos magnéticos solares, gerados pelo chamado dínamo solar, são responsáveis por erupções e ejeções de massa coronal. Esses eventos podem interferir diretamente na vida na Terra, danificando satélites e redes elétricas.
Compreender a taquoclina significa melhorar as previsões da atividade solar, algo vital para a segurança tecnológica global. Além disso, o conhecimento pode ajudar a entender a atividade magnética de outras estrelas, um fator essencial para avaliar sua capacidade de abrigar planetas habitáveis.
Modelar o interior solar é uma das tarefas mais complexas da astrofísica. Os movimentos internos da estrela vão de escalas minúsculas, da ordem de metros, a dimensões gigantescas, de milhões de quilômetros. Além disso, os processos ocorrem em intervalos de tempo que variam de segundos a milhões de anos.
Segundo os pesquisadores, essa variedade de escalas havia atrapalhado tentativas anteriores de reproduzir uma taquoclina realista. Os novos modelos, porém, conseguiram dar prioridade ao espalhamento radiativo (um processo físico mais relevante que o espalhamento viscoso), o que permitiu resultados mais fiéis.
Ao rodar os cálculos, a taquoclina surgiu espontaneamente nos modelos, sustentada pelas próprias forças do dínamo em movimento na zona convectiva. Isso sugere que a relação entre taquoclina e campo magnético pode ser uma via de mão dupla: a camada fina influencia o dínamo solar, mas também pode existir graças ao próprio dínamo.
“Há uma sinergia aqui”, destacou Loren Matilsky, pesquisador de pós-doutorado da UC Santa Cruz e autor principal do estudo. “Agora parece que o campo magnético do dínamo pode ser a causa da existência da taquoclina.”
O trabalho foi desenvolvido no âmbito do programa COFFIES (Consequências de Campos e Fluxos no Interior e Exterior do Sol), que reúne cientistas de várias instituições em busca de compreender o mecanismo que gera os campos magnéticos solares.
Para os pesquisadores, este é apenas o começo. As novas simulações não apenas esclarecem um dos maiores mistérios da física solar, mas também abrem caminho para entender como outras estrelas produzem e sustentam seus campos magnéticos, e, em última análise, como isso influencia a habitabilidade de mundos em outros sistemas estelares.
Sobre a Imagem: O Sol fotografado pelo satélite do Observatório de Dinâmica Solar, mostrando a coroa silenciosa e estruturas magnéticas como laços coronais, que traçam os padrões intrincados das linhas do campo magnético que emergem do Sol. Crédito: Estúdio de Visualização Científica NASA/Goddard Space Flight Center, Equipe Científica do SDO e Observatório Solar Virtual.
Link do Estudo: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adefe3
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