Cada ciclo de manchas solares está se tornando menos intenso. Nossa estrela está adormecendo?

A atividade solar se refere ao estado do campo magnético do sol e fenômenos associados: manchas solares, erupções, vento solar e ejeções coronais. Durante os períodos de atividade solar mínima, esses eventos costumam ser incomuns e fracos. Durante o máximo solar, eles são mais fortes e mais frequentes. As flutuações do campo magnético do Sol podem acontecer em escalas de tempo drasticamente diferentes, variando de segundos a bilhões de anos. Quando os astrônomos falam de uma “desaceleração” ou um período de quiescência na atividade do sol, não significa que o sol vai parar de brilhar, mas que há uma desaceleração na atividade.

Crédito da imagem: Futuro / Nicholas Forder

Veja também:

• Albert Einstein: O que é a Relatividade?
• Quanto tempo resta para a humanidade?
• Katherine Johnson: pioneira em matemática da NASA
• Einstein estava errado? Por que alguns astrofísicos estão questionando a teoria do espaço-tempo

O sol tem um ritmo particular, com duração de aproximadamente 11 anos, em que seu campo magnético polar muda de polaridade. As manchas solares servem como um indicador dessa mudança. Na verdade, muitas vezes é conhecido como "ciclo de manchas solares". 

Embora as próprias manchas solares tenham sido observadas em detalhes por Galileu, Christoph Scheiner e outros a partir de 1609, de acordo com a Biblioteca Britânica, a natureza cíclica de seu aparecimento e desaparecimento foi observada pela primeira vez em 1775 pelo astrônomo dinamarquês Christian Horrebow. Foi então redescoberto em 1843 por Heinrich Schwabe. Em 1848, o astrônomo suíço Rudolf Wolf usou os resultados de Schwabe e outros, além de realizar suas próprias observações, para calcular o ciclo de 11 anos e um método matemático para contar o número de manchas solares. Chamado então de “número de Wolf” continua em uso hoje, de acordo com a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA).

Esta imagem compara o sol em seu estado mais ativo (máximo solar) e menos ativo (mínimo solar) Crédito da imagem: NASA / SDO

Muitos outros astrônomos da época observaram independentemente este ciclo ou foram inspirados pelos resultados de outros. O cálculo do próprio Wolf do ciclo de manchas solares de 1755 a 1766 foi rotulado como o primeiro, e cada ciclo de manchas solares desde então foi progressivamente numerado como tal. Estamos agora no Ciclo 25.

Mas às vezes as manchas nem aparecem. Esse foi o caso para 80 dias dos primeiros seis meses do atual ciclo solar, que começou em dezembro de 2019. Foi maior ainda para o mesmo período no Ciclo 24, onde foram 281 dias sem manchas. O período de 1645 a 1715 viu uma queda quase total no número de manchas solares, onde podiam ser contadas literalmente com as duas mãos. 

Wolf lutou para reunir os ciclos solares antes de meados do século XVIII por causa da escassez de informações, mas isso não significava que as manchas solares não estivessem sendo observadas. Muitos astrônomos ilustres da época, como Giovanni Cassini, continuaram a fazer observações. Essa calmaria solar de 70 anos foi mais tarde observada pelo astrônomo alemão Gustav Spörer, que mais tarde inspirou a equipe de marido e mulher britânico-irlandês Edward e Annie Maunder. Desde então, o período foi denominado o mínimo de Maunder, de acordo com a Enciclopédia Britânica. 

Houve outras calmarias antes e depois, como o mínimo de Spörer e Dalton. No entanto, Madhulika Guhathakurta, uma heliofísica da NASA, falando a título pessoal, questionou como a tecnologia disponível afetou as observações. “Durante o período mínimo de Maunder, quando não conseguíamos detectar nenhuma mancha solar, a questão permanece: quão bem poderíamos detectar manchas solares muito fracas então ou mesmo agora?” disse ela em All About Space. Não sabemos e não temos medida disso. A incerteza associada à não detecção de manchas solares é muito mais difícil do que contá-las durante o máximo solar.”

Em 2020, o Ciclo 25 tinha 80% mais manchas solares em geral do que o período equivalente para o Ciclo 24, sugerindo que o ciclo atual pode de fato ser mais forte, ao invés de mais fraco. O painel internacional de previsão do Ciclo Solar 25 disse em setembro de 2020 que espera que o Ciclo 25 seja quase tão forte quanto o Ciclo 24. O consenso mudou desde então, ou ainda é o mesmo? 

“O consenso não mudou”, disse o co-presidente do painel Doug Biesecker à All About Space. O consenso ainda é que o ciclo atual será muito parecido com o Ciclo 24. “Não vimos nada que difira significativamente nos estágios iniciais deste ciclo que varie da previsão do painel de um pico de 115 [manchas solares] em julho de 2025.” As previsões são baseadas no “número de manchas solares suavizadas” de 13 meses, um método estatístico para calcular as manchas solares. E você tem que ser paciente ao estudar o sol. Como disse Biesecker: “Pode levar até três anos após o início do ciclo antes que possamos dizer com confiança se a previsão ainda é válida”.

Guhathakurta acredita que este ciclo não é incomum. “Olhando para as manchas solares como um índice não físico da atividade solar, acho que este ciclo solar não é incomum, especialmente no contexto do ciclo anterior. Este ciclo está meio que imitando isso. Mesmo no início dos anos 1800 e 1900, você vê ciclos dessa magnitude.”

Prever com sucesso o clima solar é certamente essencial ao testar teorias científicas sobre como o sol funciona. Mas há uma razão prática mais urgente para fazer isso. Fortes eventos de erupções solares e ejeções de massa coronal, provavelmente ocorrendo na época dos máximos solares, podem atrapalhar a tecnologia moderna. 

O fluxo de partículas de alta energia pode danificar espaçonaves, satélites e até sistemas de energia baseados no solo. Estes últimos são particularmente vulneráveis, pois a radiação solar perturba facilmente o campo magnético da Terra, induzindo correntes em longas linhas de energia. Essa tempestade geomagnética destruiu grandes transformadores da rede e desligou todo o Quebec, Canadá, em março de 1989, informou a NASA. E isso era apenas a história se repetindo. Em setembro de 1859, uma tempestade geomagnética, apelidada de evento Carrington, causou problemas interessantes com o sistema telegráfico.

Os operadores de telégrafo perceberam que podiam desconectar as baterias e trabalhar apenas com as correntes induzidas da tempestade, às vezes com resultados melhores! Até hoje é a ejeção de massa coronal mais poderosa já registrada. Se um evento no nível de Carrington acontecesse agora, causaria danos generalizados e interrupções nos sistemas de energia e satélites. Além de dizimar a eletrônica, qualquer astronauta que se aventurar além do manto protetor do campo geomagnético da Terra, como a lua ou Marte, estaria em perigo, algo que o próximo programa lunar Artemis da NASA precisa manter em mente.

Considerando os riscos, juntamente com o fato de que o sol é um sistema tão complexo, deve haver outra maneira de coletar informações sobre seu comportamento futuro além das manchas solares. Existem outros métodos testados e confiáveis, mas pode muito bem haver outra flecha no coldre. Uma equipe EUA-Reino Unido liderada por Scott McIntosh, do Observatório de Alta Altitude do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica em Boulder, Colorado, examinou um fenômeno relacionado à atividade das manchas solares. 

Usando dados de fontes como o Solar Dynamics Observatory, da NASA, a equipe observou o ultravioleta extremo e flashes de raios-X na corona solar. Esses chamados “pontos brilhantes” na atmosfera do Sol se correlacionam com grandes áreas de material fluindo no interior do Sol, que gira mais rápido do que o plasma da superfície, semelhante às taxas observadas para manchas solares. Robert Leamon, da Universidade de Maryland, comparou-o a balões de hélio sendo arrastados por pesos presos ao fundo.

Esse estudo é potencialmente mais útil do que o ciclo de manchas solares, pois mostra a polaridade magnética. No século 19, Richard Carrington e Spörer descobriram manchas solares aparecendo em diferentes latitudes durante diferentes pontos do ciclo solar, começando em latitudes médias e migrando em direção ao equador no final. Traçado em relação ao tempo, isso leva a um diagrama distinto de “borboleta”.

As manchas solares aparecem como manchas escuras na superfície tumultuada nesta imagem obtida pelo Solar Dynamics Observatory Crédito da imagem: NASA / SDO

Mas no início do século 20, o astrônomo americano George Ellery Hale provou a importância do magnetismo solar, mostrando como uma inversão polar completa realmente abrange dois ciclos de manchas solares: uma inversão, depois uma inversão, de acordo com a NASA . Este ciclo de 22 anos de Hale é o que a equipe de McIntosh olha. Os pontos brilhantes são marcadores de bandas magnéticas do ciclo de Hale. 

Isso levanta a questão de por que a comunidade científica solar mais ampla não faz mais uso de tais observações dessa maneira. “As pessoas o fizeram no passado, chamando-as de regiões ativas efêmeras, mas predominantemente elas estão presas nas 'grandes baleias brancas' da atividade solar: as manchas solares”, disse McIntosh. Assim como as manchas solares, as bandas magnéticas viajam pelas latitudes do Sol para se encontrar no equador, aniquilando no que McIntosh chama de "eventos de terminação". Sua equipe usa esses eventos de terminação para identificar ciclos magnéticos completos de 22 anos, bem como os ciclos de manchas solares de 11 anos do passado. 

Usando isso junto com as previsões feitas para um evento terminator 2020, a equipe prevê que o Ciclo Solar 25 será, de fato, forte. Em contraste marcante com o consenso científico, eles dizem que estará entre os mais fortes já registrados.

Nosso sol

O que se passa dentro da misteriosa usina de força que domina nosso sistema solar?

Se o estudo de McIntosh estiver certo, no entanto, o que ele poderia dizer sobre o interior solar? “Que os sistemas magnéticos dentro do Sol são muito mais fortes do que antecipamos e que interagem fortemente para moldar a produção de manchas”, disse McIntosh. A pressão da faixa do campo magnético em relação ao ambiente é importante: “Minha sensação é que o sol realmente quer ser equilibrado, e o que vemos em termos de manchas solares é o resultado do desequilíbrio dessa pressão global, local e longitudinalmente.” Isso significa que eles pensam que estão vendo apenas a ponta do iceberg no que diz respeito ao campo magnético. 

McIntosh também disse que a recorrência de bandas de latitude de 55 graus em sua análise, que pode ser rastreada através de todo o registro observacional e fotográfico, é muito esquecida. Ele sugere características estruturais ou geométricas que desempenham um papel significativo na formação e agregação do campo magnético no interior do sol.

Ainda há muitas questões em aberto. Mas a abordagem da equipe é válida para a previsão do clima espacial? Como Leamon disse: “É muito cedo para dizer, mas até agora o número de manchas solares observadas e outras medidas, como o fluxo de rádio solar F10.7 [ondas de rádio de comprimento de onda de 10,7 centímetros] estão seguindo mais perto de nossas previsões mais altas do que do consenso do painel inferior. Aconteça o que acontecer com o nível de manchas solares, haverá algumas grandes tempestades e nossa sociedade tecnológica será afetada de uma forma ou de outra durante o Ciclo Solar 25.”

Ideia do close-up de uma mancha solar. Contar manchas solares é a maneira básica de medir a atividade solar. Crédito da imagem: Wikimedia Commons / Luc.rouppe

McIntosh concordou: “As indicações são de que está no caminho para ser maior do que 24, e provavelmente 23 também. Mas realmente precisamos que o evento de encerramento aconteça para obter fidelidade real na previsão.” Ele ainda está convencido de que será um ciclo maior do que a média, talvez até mesmo entre os 10 primeiros de todos os já registrados. “Mas até que esse evento aconteça, não teremos certeza.”

Biesecker está olhando mais adiante. “A relevância do ciclo de Hale, conforme detalhado em McIntosh et al, será algo a ser considerado pelo Painel do Ciclo Solar 26”. Ele ressalta que olhar para o ciclo de Hale de 22 anos não é novidade na previsão, e que os cientistas olharam para os efeitos dos ciclos ímpares e pares no passado, embora com menos habilidade do que olhar para os precursores do próximo ciclo imediato. “Espero que a técnica McIntosh seja uma grande parte da conversa quando o painel para prever o Ciclo Solar 26 se reunir,” ele concluiu de forma tentadora. 

A tecnologia do futuro também pode abrir caminho para uma melhor compreensão da atividade solar, de acordo com Guhathakurta. “Passei os últimos quatro anos no Centro de Pesquisa Ames da NASA desenvolvendo um programa chamado Frontier Development Lab e fiquei fascinada pela inteligência artificial e como podemos utilizar nossos dados e as ferramentas de IA para inferir padrões que podem guiar melhor os resultados da física”, disse ela em All About Space. “O aprendizado de máquina e a IA podem ser essenciais para a compreensão da variabilidade solar e do clima com grandes quantidades de dados.”

Junte-se aos nossos Canais Espaciais para continuar falando sobre o espaço nas últimas missões, céu noturno e muito mais! Siga-nos no facebook e no twitter. E se você tiver uma dica, correção ou comentário, informe-nos aqui ou pelo e-mail: gaiaciencia@gaiaciencia.com.br

Referência:    

CHADHA, Kulvider S. Is our sun going into hibernation?. Space, New York, 31, mai. 2021. Seção: All About Space. Disponível em: <https://www.space.com/is-our-sun-going-into-hibernation>. Acesso em: 31, mai. 2021.