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Mars Orbiter Mission (MOM) da ISRO: Novos insights sobre a previsão da atividade solar

Os pesquisadores estudaram a turbulência na coroa do Sol usando sinais de rádio enviados à Terra pelo orbitador de Marte de baixo custo quando a Terra e Marte estavam em conjunção nos lados opostos do Sol (a conjunção geralmente acontece uma vez em aproximadamente dois anos) . Os sinais de rádio do orbitador passaram pela região da coroa do Sol a uma distância próxima de 10 Rʘ (1 Rʘ = raios solares = 696,340 km). A frequência residual do sinal recebido foi analisada para obter o espectro de turbulência coronal. As descobertas pareciam ser consistentes com as descobertas in situ da Parker Solar Probe. Este estudo forneceu uma oportunidade de baixo custo para estudar a dinâmica na região coronal (na ausência de uma sonda solar in-situ de custo muito alto) e uma nova visão sobre como a investigação da turbulência na região coronal solar usando sinais de rádio enviados por um orbitador de Marte para a Terra pode ajudar a melhorar a previsão da atividade solar, que é de grande importância para as formas de vida e a civilização na Terra. 

A Mars Orbiter Mission (MOM) da Indian Space Research Organization (ISRO) foi lançada em 5 de novembro de 2013 com uma vida útil planejada de 6 meses. Ele ultrapassou em muito sua vida útil e está atualmente na fase de missão estendida.  

Uma equipe de pesquisadores usou sinais de rádio do orbitador para estudar a coroa solar quando a Terra e Marte estavam em lados opostos do Sol. Durante os períodos de conjunção, que geralmente acontecem uma vez em aproximadamente dois anos, os sinais de rádio do orbitador cruzam a região coronal solar tão perto quanto 10 Rʘ (1 Rʘ = raios solares = 696,340 km) de helio-altitude do centro do Sol e oferece oportunidades para estudar a dinâmica solar.  

A coroa solar é a região onde a temperatura pode chegar a vários milhões de graus centígrados. Os ventos solares se originam e aceleram nesta região e engolfam espaços interplanetários que moldam a magnetosfera dos planetas e afetam o clima espacial próximo à Terra. Estudar isso é um imperativo importante1. Ter uma sonda in-situ seria o ideal, porém o uso de sinais de rádio (transmitidos por espaçonaves e recebidos na Terra após viajar pela região coronal fornecem uma excelente alternativa.  

No jornal recente2 publicado no Monthly Notices of Royal Astronomical Society, os pesquisadores estudaram a turbulência na região coronal solar durante um período de fase de declínio do ciclo solar e relatam que os ventos solares aceleram e sua transição de fluxo subalfvênico para superalfvênico ocorre por volta de 10-15 R'. Eles atingem a saturação em altitudes de helio comparativamente mais baixas em comparação com o período de alta atividade solar. Aliás, esta descoberta parece ser apoiada pela observação direta da Solar Corona pela Parker Probe3 tão bem.  

Como a coroa solar é um meio de plasma carregado e possui turbulência intrínseca, ela introduz efeitos dispersivos nos parâmetros das ondas de rádio eletromagnéticas que a atravessam. A turbulência no meio coronal produz flutuações na densidade do plasma que são registradas como flutuações na fase das ondas de rádio que emergem nesse meio. Assim, os sinais de rádio recebidos na estação terrestre contêm a assinatura do meio de propagação e são analisados ​​espectralmente para derivar o espectro de turbulência no meio. Isso forma a base da técnica de radiossondagem coronal que tem sido usada pela espaçonave para estudar regiões coronais.  

Resíduos de frequência Doppler obtidos de sinais são analisados ​​espectralmente para obter espectro de turbulência coronal em distâncias heliocêntricas que variam entre 4 e 20 Rʘ. Esta é a região onde o vento solar é acelerado principalmente. As mudanças no regime de turbulência são bem refletidas nos valores de índice espectrais do espectro de flutuação de frequência temporal. Observa-se que o espectro de potência de turbulência (espectro temporal de flutuações de frequência) a uma menor distância heliocêntrica (<10 Rʘ), tem achatado em regiões de frequências mais baixas com menor índice espectral que corresponde à região de aceleração do vento solar. Valores de índice espectral mais baixos próximos à superfície do Sol denotam o regime de entrada de energia onde a turbulência ainda é pouco desenvolvida. Para distâncias heliocêntricas maiores (> 10Rʘ), a curva se inclina com índice espectral próximo a 2/3, que é indicativo de regimes inerciais de turbulência do tipo Kolmogorov desenvolvida onde a energia é transportada em cascata.  

As características gerais do espectro de turbulência dependem de fatores como a fase do ciclo de atividade solar, a prevalência relativa de regiões ativas solares e buracos coronais. Este trabalho baseado em dados do MOM relata uma visão dos fracos máximos do ciclo solar 24, que é registrado como um ciclo solar peculiar em termos de atividade geral mais baixa do que outros ciclos anteriores. 

Curiosamente, este estudo demonstra uma maneira de muito baixo custo para investigar e monitorar a turbulência na região coronal solar usando o método de sondagem de rádio. Isso pode ser imensamente útil para manter um controle sobre a atividade solar que, por sua vez, pode ser crucial para prever todo o clima solar importante, particularmente nas proximidades da Terra.  

***

Referências:  

  1. Prasad U., 2021. Clima Espacial, Distúrbios do Vento Solar e Explosões de Rádio. Europeu Científico. Publicado em 11 de fevereiro de 2021. Disponível em http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/space-weather-solar-wind-disturbances-and-radio-bursts/  
  1. Jain R., et al 2022. Um estudo sobre a dinâmica coronal solar durante a fase pós-máxima do ciclo solar 24 usando sinais de rádio de banda S da missão orbital de Marte da Índia. Avisos mensais da Royal Astronomical Society, stac056. Recebido na forma original em 26 de setembro de 2021. Publicado em 13 de janeiro de 2022. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stac056 
  1. J.C. Kasper et ai. Parker Solar Probe entra na corona solar magneticamente dominada. Física Rev. Lett. 127, 255101. Recebido em 31 de outubro de 2021. Publicado em 14 de dezembro de 2021. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.255101 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Jornalista científico | Editor fundador, revista Scientific European

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