Voyager encontra um novo tipo de rajada de elétrons na borda do nosso sistema solar

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(Créditos: NASAESA/Bacon)

Traduzido por Julio Batista
Original de Carly Cassella para o ScienceAlert

As sondas Voyager deixaram nosso Sistema Solar anos atrás, mas mesmo enquanto viajam pelo espaço interestelar, elas ainda estão detectando rajadas de raios cósmicos de nosso Sol, a mais de 23 bilhões de quilômetros de distância.

Uma análise detalhada dos dados recentes da Voyager 1 e Voyager 2 agora revelou as primeiras rajadas de elétrons de raios cósmicos no espaço interestelar.

Carregadas para as periferias de nosso Sistema Solar pelas ondas de choque de erupções solares conhecidas como ejeções de massa coronal, essas partículas energizadas parecem acelerar mesmo depois de passarem das fronteiras dos poderosos ventos do nosso Sol.

“A ideia de que as ondas de choque aceleram as partículas não é nova”, observa o astrofísico Don Gurnett, da Universidade de Iowa (EUA). 

Ele diz que processos semelhantes foram observados dentro das fronteiras de nosso Sistema Solar, onde o vento solar é mais poderoso.

“[Mas] ninguém viu isso com uma onda de choque interestelar, em um meio totalmente novo e primal”, acrescenta.

A superfície do nosso Sol emite continuamente vento solar – um fluxo de partículas carregadas na forma de plasma, que gera um campo magnético associado. É difícil definir os limites do nosso Sistema Solar, mas a ‘bolha’ criada pelo vento solar e o material que ele carrega é chamada de heliosfera.

Eventualmente, este vento solar, tendo passado por todos os planetas e objetos em nosso Sistema Solar, espalha-se no meio interestelar. Isso é o que define amplamente os limites do nosso Sistema Solar.

Além do campo magnético do Sol, no frio do espaço interestelar onde as condições são muito diferentes, não está claro o que acontece com o plasma solar e os raios cósmicos que conseguem chegar tão longe quando carregados por uma onda de choque.

As sondas Voyager estão finalmente nos dando a oportunidade de descobrir mais. Os astrônomos estão agora propondo um novo modelo para o que acontece com essas ondas de choque no espaço interestelar.

Tudo começa, dizem eles, com uma erupção massiva na superfície do Sol, que envia uma onda de choque quase esférica para o Sistema Solar.

Quando uma onda de energia seguida por plasma de uma ejeção de massa coronal atinge o espaço interestelar, a onda de choque impulsiona raios cósmicos de alta energia para atingir o campo magnético tangente gerado pela onda, e outro choque os reflete e acelera para o estado de energia superior, como detectado pela Voyager.

O plasma aquece elétrons de baixa energia que se propagam ao longo de campos magnéticos. Em alguns casos, os dados das Voyagers sugerem que demorou até um mês para que o plasma se equiparasse à onda de choque que avançava.

Esta região é o que os cientistas agora estão chamando de “choque prévio de raios cósmicos”, e a equipe pensa que ocorre logo atrás da linha do campo magnético do espaço interestelar, como mostrado abaixo.

O modelo do choque prévio. Tradução da imagem: plasma solar (solar plasma), heliopausa (heliopause), choque de terminação (termination shock), vento solar (solar wind), heliobainha (heliosheath), plasma interestelar (interstellar plasma), choque (shock), oscilações do plasma de elétrons (electron plasma oscillations), emissão de elétrons (electon beam), onda de pressão (pressure wave), linha do campo magnético tangente (tangent magnetic field line), choque prévio de elétrons (electron foreshock) e choque prévio de raios cósmicos (cosmic ray foreshock). (Créditos: Gurnett et al., The Astronomical Journal, 2020)

“Nós identificamos através dos instrumentos de raios cósmicos que esses são elétrons que foram refletidos e acelerados por choques interestelares e que se propagam a partir de eventos solares energéticos no Sol”, diz Gurnett.

“Esse é um novo mecanismo.” 

É uma descoberta empolgante que se encaixa bem com outros dados recentes. Desde que cruzaram a heliosfera, as sondas Voyager enviaram medições que sugerem que há um campo magnético mais forte além da heliopausa do que pensávamos – possivelmente o suficiente para os elétrons na frente de uma onda de choque ricochetearem e acelerarem ainda mais.

“Nós interpretamos essas rajadas de elétrons de alta energia como decorrentes da reflexão (e aceleração) dos elétrons relativísticos dos raios cósmicos no momento do primeiro contato do choque com a linha do campo magnético interestelar que passa pela espaçonave”, concluem os autores.

Compreender a física da radiação cósmica e das ondas de choque solar não só nos ajudará a definir melhor os limites de nosso próprio Sistema Solar, mas também nos ajudará a entender melhor a explosão das estrelas e a ameaça da radiação no espaço.

Depois de mais de quatro décadas no trabalho, a missão espacial mais longa da NASA ainda está nos ensinando muito.

O estudo foi publicado no The Astronomical Journal.