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Cientistas solucionam paradoxo de 20 anos sobre a física do Sol

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Cientistas solucionam paradoxo da física solar de 2 décadas (Foto: NASA/GSFC/SDO)
Cientistas solucionam paradoxo da física solar de 2 décadas (Foto: NASA/GSFC/SDO)

Há pelo menos duas décadas, um paradoxo sobre o Sol desafia os físicos. Durante esses anos, alguns cientistas chegaram até a questionar a coerência da teoria quântica da interação entre matéria e radiação. Agora, a questão foi finalmente solucionada, conforme consta em estudo publicado no periódico Physical Review Letters na última quinta-feira (18), e isso significa que estamos um pouco mais próximos de compreender a complexidade da nossa estrela.

No artigo, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Solar (Irsol), na Suíça, e do Instituto de Astrofísica de Canárias (IAC), na Espanha, apresentam um novo modelo de interações entre matéria e radiação, reconciliando previsões teóricas e observações experimentais da luz polarizada do Sol. E é exatamente nesse último ponto que a história começa.

Em 1996, uma análise com o instrumento Zimpol (Zurich Imaging Polarimeter) permitiu aos cientistas observar a polarização da luz. O fenômeno ocorre quando a luz emitida por determinada fonte, formada por ondas eletromagnéticas que vibram em várias direções, passa por algum material, permitindo que apenas algumas dessas ondas passem. Como consequência, a luz passa a se propagar em apenas um plano.

Existem três orientações em que as ondas eletromagnéticas podem se polarizar: elíptica, circular e linear — e foi justamente esse último tipo que os pesquisadores observaram sendo emitida por átomos de sódio da atmosfera do Sol, em 1996. O fenômeno apareceu no comprimento de onda de uma linha neutra do sódio (conhecida como linha D1), onde, segundo a mecânica quântica, esse tipo de polarização não deveria estar presente.

Por ser completamente inesperado, o fenômeno gerou um grande debate na comunidade científica. O mistério aumentou mais ainda em 1998, quando a revista científica Nature divulgou uma explicação que sugeria que a cromosfera (camada da atmosfera solar) seria completamente desmagnetizada, contrastando com concepções já aceitas e comprovadas por observação — acredita-se que, exceto em manchas solares, a área seja permeada por campos magnéticos.

O paradoxo motivou diversos experimentos laboratoriais e investigações teóricas, que, em vez de fornecerem respostas, apenas levantaram novas dúvidas. A solução veio agora, no novo estudo, graças à modelagem teórica mais avançada da polarização da linha solar D1 já vista.

O primeiro avanço aconteceu quando Luca Belluzzi, do Irsol, e Javier Trujillo Bueno, do IAC, descobriram um novo mecanismo que permite que a polarização linear seja produzida na linha espectral D1 sem que haja desequilíbrios. Isso ocorreu, porém, de forma teórica em um modelo da atmosfera solar sem campos magnéticos. Foi com a colaboração de Ernest Alsina Ballester, do Irsol, e do IAC, que os cientistas conseguiram reproduzir as observações da polarização da linha D1 e, dessa vez, com campos magnéticos.

Cientistas solucionam paradoxo da física solar de 2 décadas (Foto: Reprodução/Instituto de Astrofísica de Canárias)
Variação com o comprimento de onda da polarização linear da luz solar nas linhas espectrais do sódio solar D1 e D2 (à esquerdo) e na D1 (à direita). As curvas pretas indicam os sinais observados. As curvas vermelha e azul mostram os resultados dos cálculos teóricos realizados excluindo (vermelho) e incluindo (azul) os campos magnéticos. Uma ótima concordância entre a observação e a modelagem teórica é obtida ao assumir que a cromosfera solar é permeadas por um campo magnético (Foto: Reprodução/Instituto de Astrofísica de Canárias)

“Sinais de polarização por espalhamento, como aquele observado na linha D1 do sódio, são extremamente interessantes, porque eles têm informações únicas sobre os elusivos campos magnéticos presentes na cromosfera solar”, afirmam os pesquisadores, em nota. De acordo com os especialistas, essa é uma camada da atmosfera do Sol que está no centro de muitos problemas da física, “incluindo a compreensão e previsão de fenômenos eruptivos que podem impactar a nossa sociedade, que depende de tecnologia”.

Para os pesquisadores, a resolução do paradoxo comprova a validade da atual teoria quântica da polarização da linha espectral e representa novas possibilidades para a exploração do magnetismo da atmosfera do Sol. Isso é extremamente relevante, já que o nosso conhecimento empírico sobre a intensidade e a geometria do campo magnético (o grande responsável pela dinâmica da cromosfera) ainda é escasso.

Galileu