Supertelescópio produz primeiras imagens do Sol

Telescópio solar americano deverá dar um grande impulso nos estudos sobre a estrela do nosso sistema

Nesta foto, tirada a 789 nanômetros (nm), pode-se ver características de até 30 km de tamanho da superfície solar pela primeira vez. A imagem mostra um padrão de gás turbulento e “fervente” que cobre todo o Sol. As estruturas semelhantes a células (cada uma com cerca de 700 mil km2 de área) são a assinatura de movimentos violentos que transportam o calor do interior do Sol para a superfície. Crédito: NSO/AURA/NSF

As primeiras imagens do Telescópio Solar Daniel K. Inouye, da National Science Foundation dos Estados Unidos (NSF), revelam detalhes sem precedentes da superfície do Sol e prenunciam grandes resultados provenientes desse sofisticado aparelho. O Telescópio Solar Inouye permitirá uma nova era da ciência solar e um salto à frente na compreensão do Sol e de seus impactos em nosso planeta.

A atividade solar, conhecida como clima espacial, pode afetar os sistemas da Terra. Erupções magnéticas no Sol podem afetar as viagens aéreas, interromper as comunicações via satélite e derrubar as redes de energia, causando apagões duradouros e deixando tecnologias como o GPS incapacitadas.

As primeiras imagens do Telescópio Solar Inouye mostram uma visão aproximada da superfície do Sol, o que pode fornecer detalhes importantes para os cientistas. A imagem mostra um padrão de plasma turbulento de “ebulição” que cobre todo o Sol. As estruturas semelhantes a células – cada uma do tamanho do Texas (ou de São Paulo, Mato Grosso do Sul, Rio de Janeiro e Espírito Santo somados) – são a assinatura de movimentos violentos que transportam o calor do interior do Sol para a superfície. Esse plasma solar quente sobe nos centros brilhantes das “células”, esfria e depois afunda abaixo da superfície em pistas escuras, em um processo conhecido como convecção.

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“Desde que a NSF começou a trabalhar neste telescópio terrestre, esperamos ansiosamente as primeiras imagens”, disse France Córdova, diretora da NSF. “Agora podemos compartilhar essas imagens e vídeos, que são os mais detalhados do Sol até hoje. O Telescópio Solar Inouye da NSF poderá mapear os campos magnéticos dentro da coroa do Sol, onde ocorrem erupções solares que podem impactar a vida na Terra. Esse telescópio melhorará nossa compreensão do que impulsiona o clima espacial e, em última análise, ajudará os meteorologistas a prever melhor as tempestades solares.”

O que se sabe do Sol

O Sol é nossa estrela mais próxima – um reator nuclear gigantesco que queima cerca de 5 milhões de toneladas de combustível de hidrogênio a cada segundo. Faz isso há cerca de 5 bilhões de anos e continuará pelos outros 4,5 bilhões de anos de sua vida. Toda essa energia é irradiada para o espaço em todas as direções, e a pequena fração que atinge a Terra torna a vida possível.

Na década de 1950, os cientistas descobriram que um vento solar sopra do Sol para as bordas do Sistema Solar. Eles também deduziram pela primeira vez que vivemos dentro da atmosfera dessa estrela. Mas muitos dos processos mais vitais do Sol continuam a confundir os cientistas.

“Na Terra, podemos prever se choverá em qualquer lugar do mundo com muita precisão, e o clima espacial ainda não existe”, disse Matt Mountain, presidente da Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, que gerencia o Telescópio Solar Inouye. “Nossas previsões ficam 50 anos atrasadas para o clima terrestre, se não mais. O que precisamos é entender a física subjacente ao clima espacial, e isso começa com o Sol, que é o que o Telescópio Solar Inouye estudará nas próximas décadas.”

Os campos magnéticos solares constantemente são distorcidos e emaranhados pelos movimentos do plasma do Sol. Os campos magnéticos torcidos podem levar a tempestades solares que podem afetar negativamente nossos estilos de vida contemporâneos, dependentes de tecnologia. Durante o furacão Irma, de 2017, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA (NOAA) informou que um evento climático espacial simultâneo derrubou as comunicações de rádio usadas pelos socorristas, aviação e canais marítimos por oito horas no dia em que o furacão atingiu o solo.

Medições

Resolver finalmente esses pequenos aspectos magnéticos é fundamental para o que torna o Telescópio Solar Inouye único. Ele pode medir e caracterizar o campo magnético do Sol em mais detalhes do que nunca antes e determinar as causas da atividade solar potencialmente prejudicial.

“É tudo sobre o campo magnético”, disse Thomas Rimmele, diretor do Telescópio Solar Inouye. “Para desvendar os maiores mistérios do Sol, precisamos não apenas ver claramente essas estruturas minúsculas a 93 milhões de quilômetros de distância, mas também medir com precisão a força e a direção do campo magnético perto da superfície e rastrear o campo à medida que ele se estende até a corona, a atmosfera externa do Sol, de 1 milhão de graus.”

Uma melhor compreensão das origens de possíveis desastres permitirá que governos e empresas de serviços públicos se preparem melhor para eventos inevitáveis ​​do clima espacial no futuro. Espera-se que a notificação de possíveis impactos possa ocorrer mais cedo – até 48 horas antes do tempo, em vez do padrão atual, que é de cerca de 48 minutos. Isso permitiria mais tempo para proteger redes elétricas e infraestrutura crítica e colocar os satélites em modo de segurança.

A engenharia

A fim de alcançar a capacidade científica proposta, esse telescópio exigiu novas abordagens importantes para sua construção e engenharia. Construído pelo Observatório Solar Nacional da NSF e gerenciado pela AURA, o Telescópio Solar Inouye combina um espelho de 4 metros – o maior do mundo para um telescópio solar – com condições de visualização inigualáveis ​​no cume de Haleakalā, com pouco mais de 3 mil metros de altura.

Concentrar 13 quilowatts de energia solar gera enormes quantidades de calor – calor que deve ser contido ou removido. Um sistema de resfriamento especializado fornece proteção térmica crucial para o telescópio e suas ópticas. Mais de 11 quilômetros de tubulação distribuem líquido refrigerante por todo o observatório, parcialmente resfriado pelo gelo criado no local durante a noite.

A cúpula que envolve o telescópio é coberta por finas placas de resfriamento que estabilizam a temperatura ao redor do telescópio, auxiliadas por persianas dentro da cúpula que fornecem sombra e circulação de ar. O “heat-stop” (um anel de metal de alta tecnologia e resfriado a líquido) bloqueia a maior parte da energia da luz solar do espelho principal, permitindo que os cientistas estudem regiões específicas do Sol com uma clareza incomparável.

O telescópio também usa ótica adaptativa de última geração para compensar o desfoque criado pela atmosfera da Terra. O design da óptica (colocação de espelho “fora do eixo”) reduz a luz difusa e brilhante para melhor visualização e é complementado por um sistema de ponta para focar com precisão o telescópio e eliminar distorções criadas pela atmosfera da Terra. Esse sistema é a aplicação solar mais avançada até o momento.

“Com a maior abertura de qualquer telescópio solar, seu design exclusivo e instrumentação de ponta, o Telescópio Solar Inouye – pela primeira vez – será capaz de realizar as medidas mais desafiadoras do sol”, disse Rimmele. “Após mais de 20 anos de trabalho de uma grande equipe dedicada ao design e à construção de um importante observatório de pesquisa solar, estamos próximos da linha de chegada.”

Nova era da astronomia solar

O Telescópio Solar Inouye funcionará com ferramentas de observação solar, como o Parker Solar Probe, da Nasa (atualmente em órbita ao redor do Sol), e o Solar Orbiter, da Agência Espacial Europeia/Nasa (a ser lançado em breve). As três iniciativas de observação solar expandirão as fronteiras da pesquisa solar e melhorarão a capacidade dos cientistas de prever o clima espacial.

“É um momento emocionante para ser físico solar”, disse Valentin Pillet, diretor do Observatório Nacional Solar da NSF. “O Telescópio Solar Inouye fornecerá sensoriamento remoto das camadas externas do Sol e dos processos magnéticos que ocorrem nelas. Esses processos se propagam para o Sistema Solar onde as missões da Parker Solar Probe e da Solar Orbiter medirão suas consequências. No total, elas constituem um compromisso genuinamente multimensageiro para entender como as estrelas e seus planetas estão magneticamente conectados “.

“Essa imagem é apenas o começo”, disse David Boboltz, diretor do programa da divisão de ciências astronômicas da NSF e que supervisiona a construção e as operações da instalação. “Nos próximos seis meses, a equipe de cientistas, engenheiros e técnicos do telescópio Inouye continuará testando e comissionando o telescópio para prepará-lo para uso pela comunidade científica internacional solar. O telescópio solar Inouye coletará mais informações sobre nosso sol durante o primeiros 5 anos de vida útil que todos os dados solares coletados desde que Galileu apontou um telescópio para o sol em 1612. “

Em 15 de dezembro de 2013, o telescópio anteriormente conhecido como Telescópio Solar de Tecnologia Avançada foi renomeado para Telescópio Solar Daniel K. Inouye em homenagem ao falecido senador do Havaí. O senador Inouye era um defensor incansável da ciência, tecnologia, engenharia e matemática, especialmente quando se tratava de enriquecer a vida do povo do Havaí. O Telescópio Solar Inouye da NSF, localizado em Haleakala, na ilha de Maui, Havaí, fornecerá um recurso científico e educacional de última geração para os havaianos e para toda a comunidade global pelos próximos 50 anos.