Cientistas reproduzem explosões solares em laboratório pela primeira vez

A experiência foi descrita em artigo publicado em 6 de abril na revista Nature Astronomy. As explosões foram simuladas em laboratório do centro de pesquisa Thomas J. Watson, Sr., Laboratories of Applied Physics, no campus da Caltech.

De maneira bem menor do que ocorre no espaço, as explosões foram feitas em escala reduzida, do tamanho de uma banana. Primeiro, os cientistas simularam loops coronais, que são arcos de plasma no Sol, alinhados ao longo das linhas do campo magnético.

Paul Bellan, professor de física aplicada do Caltech, construiu uma câmara de vácuo com eletrodos duplos dentro. Em seguida, carregou um capacitor com bastante energia — o suficiente para operar a cidade de Pasadena, na Califórnia, por alguns microssegundos. Depois, descarregou o aparelho através dos eletrodos para criar um loop de coroa solar em miniatura.

“Cada experimento consome tanta energia quanto é necessário para acender uma lâmpada de 100 watts por cerca de um minuto, e leva apenas alguns minutos para carregar o capacitor”, diz Bellan, em comunicado.

No espaço, cada loop dura cerca de 10 microssegundos, com um comprimento aproximado de 20 centímetros e diâmetro de 1 centímetro. Os loops de Bellan ficaram idênticos aos reais. O cientista capturou cada fenômeno com uma câmera capaz de registrar 10 milhões de frames por segundo e depois estudou as imagens resultantes.

Entre suas recentes descobertas, está que os loops coronais não parecem ser uma única estrutura, mas são como pedaços de uma “corda”. “Esses seriam, na verdade, compostos de fios trançados semelhantes a uma grande corda”, afirma Yang Zhang, estudante de pós-graduação e principal autor do artigo. "Separe esses fios individuais e você verá que são tranças de fios ainda menores e assim por diante. Os laços de plasma parecem funcionar da mesma maneira.”

Embora esse plasma seja um forte condutor elétrico, quando muita corrente tenta passar por um loop coronal, a estrutura é comprometida. Ocorre uma torção e os fios da “corda” começam a se quebrar. “Como um elástico esticado demais, o laço fica mais longo e mais fino até que os fios simplesmente se partam”, descreve Seth Pree, coautor do artigo e pesquisador associado de pós-doutorado em física aplicada e ciência dos materiais.

Assim como uma queda de pressão acumulada em um cano de água, os pesquisadores observaram um pico de tensão associado a uma explosão de raios X no instante em que a “corda” se partiu. Ou seja, aconteceu uma erupção solar.

O próprio campo magnético e a atmosfera da Terra atuam como um escudo que nos protege dessas torrentes de energia. Mas sabe-se que essas explosões interrompem as comunicações e as redes elétricas, ameaçando também espaçonaves e astronautas.

Ao vasculhar imagens de erupções solares reais, Zhang documentou um fenômeno semelhante na simulação no laboratório. Agora a equipe planeja explorar como loops de plasma separados podem se fundir e reorganizar em diferentes configurações.