A high-frequency type II radio burst associated with an X2.3 class flare

O Sol é uma estrela inquieta, constantemente agitada por energia magnética que pode eclodir em surtos violentos. Quando essas erupções ocorrem, elas frequentemente enviam ondas de choque que se propagam através do gás fino e superaquecido da atmosfera solar, conhecida como corona. Cientistas sabem há muito tempo que essas ondas de choque atuam como aceleradores poderosos que podem lançar elétrons a velocidades incríveis. Quando esses elétrons em alta velocidade interagem com o gás circundante, eles geram ondas de rádio que varrem o céu como uma sirene, diminuindo sua frequência à medida que o choque se desloca para fora. Esses sinais de rádio, chamados de surtos de Tipo II, são geralmente o sinal revelador de uma enorme nuvem de material solar, conhecida como ejeção de massa coronal, sendo lançada para longe do Sol. Por décadas, a ideia predominante era que era necessária uma explosão enorme e visível para criar essas assinaturas de rádio específicas. Se a sirene de rádio era ouvida, assumia-se que uma gigante nuvem de plasma era a causadora.

No entanto, um estudo recente de uma poderosa explosão solar ocorrida em 6 de novembro de 2024, desafia essa suposição de longa data. Pesquisadores utilizando um conjunto de telescópios espaciais e terrestres observaram um evento raro onde um surto de rádio de alta frequência foi gerado sem qualquer explosão de grande escala visível na luz branca. O evento começou com uma explosão da classe X2.3, uma liberação massiva de energia de uma região ativa específica no Sol. Embora a explosão tenha sido intensa, os suspeitos usuais — as gigantescas e expandindo nuvens de plasma que tipicamente impulsionam essas ondas de rádio — não foram encontrados nas imagens tiradas por coronógrafos, instrumentos projetados para bloquear a face brilhante do Sol para revelar a atmosfera externa mais tênue. Em vez de uma ejeção massiva, os dados apontaram para um evento muito mais compacto e localizado. Ao combinar dados de rádio com imagens de ultravioleta extremo e medições de raios X, a equipe montou a história de um pequeno feixe retorcido de campos magnéticos que entrou em erupção, criando uma onda de choque forte o suficiente para gerar o surto de rádio, tudo isso permanecendo invisível para os instrumentos que buscam grandes nuvens.

A investigação começou rastreando os próprios sinais de rádio. Instrumentos em solo detectaram um surto de ondas de rádio que começou em uma frequência muito alta de cerca de 750 megahertz e caiu para 45 megahertz ao longo de dez minutos. Essa queda rápida de frequência é a assinatura de uma onda de choque movendo-se para longe do Sol, viajando através de um gás que se torna menos denso à medida que se afasta. As imagens de rádio mostraram que a fonte dessas ondas permaneceu quase estacionária no plano do céu, mas não revelaram uma estrutura massiva expandindo-se para fora. Para entender o que estava impulsionando este choque, os pesquisadores recorreram a telescópios que veem o Sol em diferentes cores de luz. O Observatório de Dinâmica Solar e a espaçonave STEREO-A capturaram imagens da atmosfera do Sol em luz ultravioleta extrema. Essas imagens revelaram uma erupção magnética pequena e compacta subindo da superfície, acompanhada por uma onda de perturbação se espalhando pela corona. Esta onda moveu-se a uma velocidade de aproximadamente 536 quilômetros por segundo, uma velocidade que coincidiu com a velocidade da onda de choque inferida pelos dados de rádio.

Crucialmente, os pesquisadores procuraram pelas nuvens massivas de luz branca que normalmente acompanham tais eventos. Eles examinaram dados das espaçonaves SOHO e STEREO, que possuem câmeras especificamente projetadas para detectar essas gigantescas erupções. Apesar da evidência clara de uma onda de choque e de uma estrutura magnética ascendente, nenhuma ejeção de massa coronal de grande escala foi detectada em quaisquer das imagens de luz branca. A erupção era pequena demais e contida para ser vista como uma nuvem gigante, mas era energética o suficiente para criar um choque. Para entender a mecânica deste evento, a equipe analisou emissões de raios X da explosão. Os dados mostraram que a explosão acelerou elétrons para altas energias, criando uma mistura de gás quente e partículas de alta velocidade. Ao mapear os campos magnéticos da região antes da erupção, os cientistas reconstruíram uma imagem de uma corda magnética fortemente enrolada situada abaixo da superfície. Quando esta corda tornou-se instável e entrou em erupção, ela agiu como um pistão, empurrando contra o gás circundante e criando a onda de choque que gerou o surto de rádio.

O estudo sugere que o choque foi impulsionado não por uma nuvem de plasma massiva e em expansão, mas pela expansão rápida desta corda magnética compacta. A velocidade de ascensão da corda, medida usando triangulação 3D de dois pontos de vista de diferentes espaçonaves, era quase idêntica à velocidade da onda de choque derivada dos sinais de rádio. Essa correspondência próxima fornece evidências fortes de que a pequena erupção foi a causa direta do choque. Os pesquisadores também notaram que o choque era relativamente fraco, movendo-se a uma velocidade apenas o suficiente para ser mais rápida que as ondas magnéticas naquela região da corona. Esta descoberta é significativa porque mostra que mesmo erupções modestas, se ocorrerem nas condições certas perto da superfície do Sol, podem gerar as poderosas ondas de choque necessárias para produzir surtos de rádio de alta frequência. Isso expande a compreensão de como as tempestades solares começam, provando que uma explosão gigante e visível nem sempre é necessária para enviar uma onda de choque correndo pela atmosfera solar.

Esta descoberta ajuda a refinar os modelos que os cientistas usam para prever o clima espacial, que pode afetar satélites e redes elétricas na Terra. Ao mostrar que erupções pequenas e localizadas podem impulsionar choques, o estudo indica que a capacidade do Sol de gerar esses distúrbios é mais variada do que se pensava anteriormente. O evento serve como um lembrete de que a atividade magnética do Sol pode ser sutil, porém poderosa, capaz de criar as mesmas assinaturas de rádio que uma explosão massiva sem o espetáculo visual acompanhante. A combinação de dados de rádio, ultravioleta e raios X proporcionou uma imagem completa do evento, ligando a erupção magnética inicial à onda de choque resultante e às partículas aceleradas. Confirma que, embora as grandes ejeções de massa coronal sejam os impulsionadores mais comuns desses surtos de rádio, elas não são os únicos, e que a baixa atmosfera do Sol pode produzir seus próprios choques poderosos através de erupções compactas e localizadas.