Heliosismologia: o Sol abaixo da fotosfera

Como vimos na semana passada, uma mancha solar é uma espécie de grande grupo de ímans, que tendo a mesma polaridade deveriam repelir-se entre si. O que é que mantém uma mancha solar unida? A situação, antes da missão espacial SOHO, pode ser resumida assim:

O enigma:Porque é que as manchas solares sobrevivem durante semanas em vez de se desagregarem rapidamente?
Uma teoria:Uma mancha solar pode ser estabilizada se houver fluxos de matéria para dentro da mancha, que contrariem o efeito da repulsão entre elementos magnéticos.
O problema:As observações fotosféricas mostram, contudo, fluxos de matéria para fora das manchas.

Uma mancha solar, tal como é vista quando se aponta um telescópio para o Sol (cuidado, nunca fazer isto sem instrumentos especialmente preparados para o efeito), é apenas uma fina porção de uma estrutura que se estende muito para baixo e para cima da fotosfera. Ora não nos é possível recolher luz proveniente das camadas abaixo da fotosfera. Os cientistas desenvolveram, no entanto, uma nova ciência, chamada heliosismologia, que nos permite "ver" o interior do Sol utilizando pequenos "tremores" na superfície do Sol, causados pela propagação de ondas sonoras. Podemos assim reconstruir as estruturas abaixo da fotosfera de uma forma semelhante aos diagnósticos por ultrassons usados pelos médicos.
A animação à esquerda mostra resultados desta técnica aplicados à região activa 9393, usando dados da experiência MDI na sonda espacial SOHO. Os Astrónomos solares foram capazes de calcular a temperatura abaixo das manchas solares que constituem esta região activa. As diferentes cores indicam diferentes temperaturas (o vermelho indica as regiões mais quentes, o azul escuro as mais frias). Um dos resultados surpreendente deste estudo é que as regiões activas são surpreendentemente finas. As condições nas manchas solares mudam de mais frio que o meio circundante para mais quente que o meio circundante a apenas cerca de 5000 km abaixo da superfície. Os cientistas conseguiram também reconstruir os movimentos de matéria abaixo da mancha solar, e graças a isso puderam observar o material a fluir para dentro da mancha solar.

A animação à direita mostra um esquema do que se passa abaixo de uma mancha solar. As pequenas setas indicam o movimento de matéria, as cores indicam temperatura. Como podemos ver, imediatamente abaixo da mancha solar existe uma camada mais fria (azul escuro) que a sua vizinhança. Abaixo dessa zona as temperaturas são mais altas (amarelo e vermelho) que na região circundante. O que se passa é que os campos magnéticos muito intensos na mancha solar bloqueiam os fluxos que transportam calor a partir do interior do Sol. Isto resulta em temperaturas mais altas abaixo desta espécie de bloqueio magnético, e temperaturas mais baixas acima do bloqueio. O material frio na fina camada próxima da fotosfera contrai-se e afunda a velocidades da ordem dos 5000 km por hora. Isto por sua vez arrasta o gás electrificado e o campo magnético circundantes na direcção do centro da mancha. Assim ao afundar-se a matéria na mancha solar arrasta continuamente mais material que é por sua vez arrefecido e afunda por sua vez, dando origem a um ciclo que se auto-perpetua. Enquanto o campo magnético for suficientemente forte, o efeito de arrefecimento origina esta espécie de fonte de tamanho superior ao da Terra, que mantém a mancha solar agrupada.

Embora os dados ainda não sejam suficientes para explicar todos os detalhes, os dados da SOHO permitiram obter, pela primeira vez, uma imagem clara do que se passa abaixo duma mancha solar. Acima da mancha solar passam-se também alguns fenómenos fascinantes que serão analisados na próxima semana.