Oscilações de longo período de alta latitude, um fenômeno observado nas regiões de alta latitude do Sol, servem como um mecanismo de feedback que impõe restrições à rotação diferencial dos polos do Sol até seu equador. A disparidade nas velocidades de rotação em várias latitudes dentro do Sol tem sido objeto de investigação científica há muito tempo devido à falta de compreensão completa sobre seus mecanismos físicos subjacentes. Uma revelação inovadora foi feita por um grupo de pesquisadores afiliados ao Instituto Max Planck de Pesquisa do Sistema Solar (MPS), situado na Alemanha. Em uma publicação recente na estimada revista Science Advances, a equipe revela que as oscilações solares de longo período descobertas pelos cientistas do MPS no ano de 2021 desempenham um papel fundamental na modulação do comportamento rotacional exibido pelo sol. Essas oscilações de longo período têm semelhanças com as ondas baroclinicamente instáveis observadas na atmosfera da Terra, que influenciam significativamente os padrões climáticos. Dentro do Sol, essas oscilações facilitam a transferência de calor dos polos ligeiramente mais quentes para as regiões equatoriais relativamente mais frias. Os cientistas chegaram a suas descobertas inovadoras analisando dados derivados do Solar Dynamics Observatory da NASA por meio de simulações numéricas de última geração do interior solar. Sua análise revelou que a variação de temperatura entre os polos e o equador é de aproximadamente sete graus.
O padrão rotacional enigmático exibido pelo Sol confundiu os pesquisadores por um longo período, com os polos demonstrando um período de rotação de cerca de 34 dias, as latitudes médias girando em um ritmo mais rápido e a zona equatorial completando uma rotação completa em aproximadamente 24 dias. Além disso, os avanços na heliosismologia, um campo dedicado a sondar a estrutura interna do Sol utilizando ondas acústicas solares, indicaram que esse perfil rotacional permanece relativamente consistente em toda a zona de convecção. Essa região do Sol, que se estende de uma profundidade de aproximadamente 200.000 quilômetros até a superfície solar observável, é caracterizada por movimentos tumultuados de plasma quente que contribuem significativamente para a geração de magnetismo e atividade solar.
Embora as estruturas teóricas tenham postulado há muito tempo a existência de um pequeno diferencial de temperatura entre os pólos solares e o equador para sustentar a dinâmica rotacional do Sol, medir essa variação provou ser extremamente desafiador. Isso se deve principalmente à necessidade de penetrar no interior intensamente quente do Sol, atingindo temperaturas na casa dos milhões de graus. No entanto, conforme demonstrado pelos pesquisadores do MPS, os avanços nas técnicas de observação agora permitem a determinação dos diferenciais de temperatura por meio do exame das oscilações de longo período do Sol.
Ao examinar os dados observacionais coletados pelo Helioseismic and Magnetic Imager (HMI) a bordo do Solar Dynamics Observatory da NASA, de 2017 a 2021, os cientistas se concentraram nas oscilações solares globais caracterizadas por longos períodos, manifestando-se como movimentos giratórios na superfície solar. Vários anos atrás, pesquisadores do MPS revelaram a presença dessas oscilações inerciais. Notavelmente, entre esses modos identificados, os modos de alta latitude com velocidades de até 70 quilômetros por hora emergiram como particularmente influentes na formação da dinâmica rotacional do Sol.
Para investigar as características não lineares das oscilações de alta latitude de maneira acadêmica, uma série abrangente de simulações numéricas tridimensionais foi meticulosamente executada. No âmbito de suas simulações, as oscilações de alta latitude exibem o fascinante fenômeno de transportar calor dos pólos solares em direção ao equador, restringindo efetivamente o diferencial de temperatura entre os pólos e o equador do Sol a apenas sete graus. Conforme articulado pelo estimado diretor do MPS, professor Dr. Laurent Gizon, esse pequeno contraste de temperatura entre os pólos e o equador influencia significativamente o equilíbrio do momento angular dentro do Sol, servindo assim como um mecanismo de feedback crucial para a intrincada dinâmica global de nossa vizinha estelar.
Os pesquisadores, em suas simulações, embarcaram em um esforço inovador ao elucidar os mecanismos indispensáveis por meio de um modelo tridimensional totalmente abrangente, marcando um afastamento significativo de empreendimentos anteriores que estavam confinados a metodologias bidimensionais simplistas baseadas na suposta simetria girando em torno do eixo de rotação do Sol. O Dr. Yuto Bekki, principal autor do estudo e pesquisador de pós-doutorado no MPS, elucida que o alinhamento das simulações não lineares com observações empíricas facilitou uma compreensão profunda da física subjacente que rege as oscilações prolongadas e seu papel fundamental na modulação das diferentes velocidades rotacionais do Sol.
A geração de oscilações solares de alta latitude é instigada por um gradiente de temperatura semelhante aos mecanismos que impulsionam os ciclones extratropicais em nosso planeta. Embora exista uma afinidade na física fundamental que rege esses fenômenos, as complexidades de suas manifestações divergem. O Dr. Robert Cameron, um renomado cientista do MPS, expõe essa noção destacando que dentro do Sol, o pólo solar manifesta uma discrepância de temperatura de aproximadamente sete graus em contraste com o equador, um gradiente térmico substancial o suficiente para induzir fluxos que atingem velocidades de aproximadamente 70 quilômetros por hora em uma extensão substancial da superfície solar. Esse processo se assemelha à gênese dos ciclones, embora dentro de um contexto solar.
Mergulhar nas profundezas enigmáticas do interior profundo do Sol representa um desafio formidável. Este estudo seminal assume importância primordial não apenas ao estabelecer a utilidade das oscilações prolongadas do Sol como ferramentas inestimáveis para sondar seu intrincado interior, mas também ao delinear seu envolvimento ativo na formação da dinâmica operacional de nossa luminária celestial. Investigações subsequentes, programadas para serem conduzidas no âmbito do ERC Synergy Grant WHOLESUN e do DFG Collaborative Research Center 1456 Mathematics of Experiments, estão prestes a se aprofundar na descoberta do papel diferenciado dessas oscilações e de sua eficácia diagnóstica.
Fonte:
https://www.mps.mpg.de/long-period-oscillations-control-the-sun-s-differential-rotation
