Towards understanding the early kinematics of coronal mass ejections: Proba-3/ASPIICS observations of the 21 September 2025 event

O Sol é uma estrela inquieta, constantemente expelindo um fluxo de partículas carregadas conhecido como vento solar. Ocasionalmente, esse fluxo é interrompido por erupções massivas e violentas chamadas ejeções de massa coronal. Esses eventos lançam bilhões de toneladas de plasma magnetizado da superfície solar para o espaço, viajando a velocidades que podem atingir centenas de quilômetros por segundo. Quando tal erupção é direcionada à Terra, ela pode interagir com o campo magnético do nosso planeta, criando auroras espetaculares, mas também apresentando riscos para satélites, redes elétricas e sistemas de comunicação. Por décadas, os cientistas entenderam que essas erupções começam com uma ascensão lenta e silenciosa de material, seguida por uma aceleração súbita e violenta. No entanto, uma peça crítica do quebra-cabeça permanecia faltando: o momento exato em que a ascensão lenta se transforma em uma explosão rápida. Essa transição ocorre na região interna da atmosfera solar, uma zona que tem sido difícil de observar claramente porque se situa em um ponto cego entre os instrumentos que veem a superfície solar e aqueles que observam a corona distante.

Um novo estudo publicado por uma equipe de pesquisadores do Observatório Real da Bélgica e parceiros internacionais finalmente preencheu essa lacuna. Usando um instrumento especializado a bordo da missão Proba-3 da Agência Espacial Europeia, a equipe capturou uma visão contínua e de alta definição de uma ejeção de massa coronal enquanto ela erupcionava em 21 de setembro de 2025. O evento começou com uma protuberância calma, um laço de gás frio e denso pendurado na atmosfera do Sol, que começou a subir lentamente. À medida que subia, a estrutura começou a torcer e se desestabilizar. As novas observações permitiram que os cientistas acompanhassem essa erupção desde seus primeiros movimentos, logo acima da superfície solar, até chegar à corona média, sem perder o rastro dela. Ao unir dados deste novo instrumento com observações mais antigas de outras espaçonaves, os pesquisadores foram capazes de construir uma linha do tempo completa da velocidade e aceleração da erupção, revelando exatamente como o evento evoluiu de um deslocamento lento para um projétil de alta velocidade.

A chave para este sucesso foi um instrumento chamado ASPIICS, que utiliza um design único para bloquear a luz ofuscante da superfície do Sol. Diferente de telescópios anteriores que tinham que depender de máscaras internas ou só podiam ver a corona a grandes distâncias, o ASPIICS usa uma espaçonave separada voando em formação para atuar como um para-sol externo. Essa configuração cria uma visão escura e clara da atmosfera solar começando logo acima da superfície, estendendo-se até três vezes o raio do Sol. É nesta região específica que a física de uma erupção muda mais dramaticamente, embora tenha sido anteriormente uma zona de incerteza. Os pesquisadores focaram em uma erupção que ocorreu acima da borda sudoeste do Sol. Eles observaram enquanto uma protuberância calma, que aparecia como uma estrutura brilhante e retorcida nas imagens, começava a se elevar. Por um tempo, a ascensão foi lenta e constante, mas então a estrutura subitamente avançou com ímpeto.

A equipe mediu a distância que a erupção percorreu ao longo do tempo, criando um mapa detalhado de seu movimento. Eles descobriram que a erupção seguia um padrão distinto: um início lento, seguido por uma aceleração abrupta e impulsiva. O núcleo da erupção, que era o material original da protuberância, começou a subir primeiro. À medida que se movia, empurrava a atmosfera solar circundante, acumulando plasma à sua frente para formar uma borda frontal brilhante. Esta borda frontal apareceu mais tarde que o núcleo, mas rapidamente alcançou a velocidade. Os dados mostraram que o núcleo atingiu uma velocidade de cerca de 400 quilômetros por segundo, enquanto a borda frontal acelerou para aproximadamente 450 quilômetros por segundo na corona interna. A aceleração não foi um aumento suave; foi um surto rápido e não linear que indicou uma liberação súbita de energia magnética.

Para garantir que essas medições fossem precisas e não distorcidas pelo ângulo a partir do qual eram visualizadas, os pesquisadores combinaram os novos dados com observações de três outras espaçonaves posicionadas em diferentes locais do sistema solar. Ao observar o mesmo evento de múltiplos ângulos, eles puderam reconstruir a erupção em três dimensões. Esta análise confirmou que a erupção estava se expandindo de uma forma autossimilar, o que significa que mantinha a mesma forma conforme crescia. A reconstrução tridimensional revelou que a erupção viajava a uma velocidade real de cerca de 515 quilômetros por segundo quando atingiu uma distância de quatro raios solares. Como a erupção ocorreu perto da borda do Sol conforme visto da Terra, o ângulo de visão foi favorável, e as medições de velocidade e distância foram muito próximas dos valores reais, exigindo apenas correções menores.

O estudo também comparou os novos dados de alta resolução com modelos antigos de como essas erupções se comportam. Os pesquisadores descobriram que o movimento da erupção poderia ser descrito por uma curva matemática suave que considera um início lento, um surto de aceleração e um assentamento final em uma velocidade constante. Esta curva coincidiu perfeitamente com as observações, sugerindo que as forças que impulsionam a erupção e a resistência do vento solar são bem compreendidas. A borda frontal e o núcleo da erupção aceleraram quase simultaneamente, atingindo suas velocidades máximas quase ao mesmo tempo. Esta descoberta desafia a ideia de que a borda frontal e o núcleo poderiam se comportar como entidades inteiramente separadas; em vez disso, eles parecem fazer parte de uma estrutura única e coesa que responde conjuntamente às forças magnéticas em jogo.

Um dos resultados mais significativos desta pesquisa é a demonstração de que a lacuna de longa data na observação solar foi fechada. Por anos, os cientistas tiveram que adivinhar o que acontecia entre a superfície do Sol e o início da corona externa, muitas vezes dependendo de instrumentos separados que não conseguiam ver o mesmo objeto ao mesmo tempo. O rastreamento contínuo proporcionado pela missão Proba-3 mostra que é possível acompanhar uma única erupção desde o seu nascimento até a sua maturidade sem interrupções. Os dados confirmam que a transição da ascensão lenta para a explosão rápida é um processo rápido e violento que ocorre na corona interna. Os pesquisadores sugerem que este evento específico, com sua progressão clara de uma protuberância calma para uma nuvem de plasma de movimento rápido, representa um exemplo clássico de como essas erupções funcionam.

A capacidade de medir essas velocidades e acelerações com tal precisão abre as portas para melhores previsões de clima espacial. Ao entender exatamente quão rápido uma erupção acelera e em qual direção ela viaja, os cientistas podem melhorar seus modelos de como essas nuvens de plasma interagirão com a Terra. O estudo não pretende afirmar que resolveu todos os mistérios das erupções solares, mas fornece uma base sólida e mensurada para trabalhos futuros. Os pesquisadores observam que, embora este evento único ofereça uma imagem clara, o estudo de um número maior de erupções será necessário para determinar se este comportamento é universal ou se diferentes tipos de erupções seguem regras diferentes. Por ora, a visão contínua e de alta definição do evento de 2025 serve como um registro definitivo de uma ejeção de massa coronal em seus momentos iniciais e mais críticos, transformando um antigo ponto cego em uma janela de compreensão clara.