Moving radio bursts associated with solar flares detected by XSM onboard Chandrayaan-2

Imagine o Sol não como uma bola brilhante e estática, mas como um gigante magnético inquieto que vive tendo crises de raiva. Quando seus campos magnéticos emaranhados se rompem e se reconectam, eles desencadeiam explosões massivas chamadas flares solares. Pense nesses flares como a versão do Sol de um estalo de um fogo de artifício, mas em uma escala que pode fritar satélites e embaralhar sinais de rádio na Terra. Embora possamos ver o "flash" dessas explosões em raios X, o Sol também grita em ondas de rádio. Esses surtos de rádio são como os estrondos sônicos ou o estalo estático que acontece logo após o estouro. Cientistas sabem há muito tempo que esses sinais de rádio são pistas de quão rápido as partículas estão sendo aceleradas e de como ondas de choque estão ondulando através da atmosfera do Sol. Entender o tempo entre o flash (o flare) e o estrondo (o surto de rádio) é como tentar descobrir exatamente quão rápido uma onda de choque viaja após uma bomba explodir; isso nos ajuda a prever quando o Sol pode enviar uma tempestade perigosa em nossa direção.

Este artigo é uma história de detetive escrita por Abhishek Potdar e Anshu Kumari, que atuaram como cronometristas cósmicos. Eles usaram uma câmera especial de raios X chamada XSM, viajando a bordo da espaçonave indiana Chandrayaan-2, para observar flares solares, enquanto simultaneamente ouviam os "gritos" de rádio de telescópios terrestres. O objetivo deles era ver o quão de perto o tempo dos surtos de rádio correspondia ao tempo dos flares. Eles focaram em dois tipos específicos de surtos de rádio: "Tipo II" e "Tipo IVm". Você pode pensar nos surtos de Tipo II como as ondas de choque movendo-se através da atmosfera solar, e nos surtos de Tipo IVm como o brilho residual de energia aprisionada. Ao observar 36 eventos específicos entre o final de 2019 e o final de 2022, eles descobriram uma relação muito estreita entre os flares e os surtos, mas com algumas reviravoltas fascinantes dependendo do tamanho da explosão.

Os pesquisadores descobriram que os surtos de rádio e os flares são melhores amigos em termos de tempo. Quando traçaram os tempos de início dos surtos de rádio contra os tempos de início dos flares, a conexão foi incrivelmente forte, com um índice de correlação de cerca de 0,99. Isso é quase uma correspondência perfeita, sugerindo que sempre que um flare começa, um surto de rádio é quase garantido que seguirá rapidamente. No entanto, a velocidade com que o surto de rádio começa após o flare depende fortemente do tamanho do flare.

É aqui que a história fica interessante. Quando o Sol tem um pequeno e fraco ataque de raiva (um flare de "classe B"), a onda de choque de rádio (Tipo II) demora para aparecer, surgindo cerca de 27,6 minutos depois. É como um lerdo que faz uma caminhada longa para chegar à festa. Mas quando o Sol tem um ataque de raiva massivo e energético (um flare de "classe C" ou "classe M"), o surto de rádio chega muito mais rápido, aparecendo em apenas cerca de 5 a 6 minutos. Isso sugere que flares maiores e mais energéticos criam ondas de choque que se formam e correm para fora quase instantaneamente.

A história fica ainda mais estranha quando olhamos para quando os surtos de rádio param. Para os surtos de Tipo II, eles na verdade terminaram antes do flare de raios X terminar de desaparecer. Quanto maior o flare, mais cedo o surto de rádio parou. Para os flares mais fortes de "classe M", o surto de rádio terminou 26,8 minutos inteiros antes do flare em si estar concluído. É como se a onda de choque terminasse seu trabalho e desaparecesse, deixando o flare apagar sozinho. Isso implica que os flares mais energéticos criam ondas de choque tão poderosas e rápidas que realizam seu trabalho e desaparecem rapidamente, talvez porque o ambiente pelo qual viajam muda conforme se afastam do Sol.

Os surtos de Tipo IVm, que são mais parecidos com o brilho residual de energia aprisionada, comportaram-se de forma um pouco diferente. Eles começaram cerca de 14,4 minutos após o flare, independentemente de o flare ser de classe média ("classe C") ou forte ("classe M"). Isso sugere que o processo de aprisionamento de elétrons para criar esse brilho leva um tempo consistente. No entanto, uma vez que começaram, os flares mais fortes mantiveram esse brilho vivo por muito mais tempo. Os flares de "classe M" mantiveram o sinal de rádio vivo por cerca de 68,8 minutos após o início do flare, enquanto os flares de "classe C" duraram apenas 31,2 minutos. Isso nos diz que flares maiores criam melhores "recipientes" para segurar os elétrons energéticos por um tempo mais longo.

Finalmente, os autores observaram quanto tempo levava para os flares atingirem seu pico de brilho. Eles descobriram que a maioria dos flares atinge o pico dentro de 20 minutos após o início. Esta é uma descoberta crucial para a previsão. Sugere que, se virmos um flare solar começar, temos uma janela de aproximadamente 20 minutos para prever se ele será seguido por um evento eruptivo importante, como uma ejeção de massa coronal (uma nuvem gigante de plasma solar). O artigo conclui que, embora a energia do flare seja importante, o tempo não é apenas sobre potência; é também influenciado pelo ambiente magnético local e pelas condições do plasma ao redor do Sol. Portanto, embora não possamos prever as mudanças de humor do Sol perfeitamente, agora temos um cronômetro melhor para medir a rapidez com que seus ataques de raiva se desenrolam.