As ondas de gravidade detetadas no interior do Sol revelam núcleo de rotação rápida

Assim como a sismologia revela a estrutura interior da Terra pela forma como as ondas geradas pelos terremotos viajam através dela, os físicos solares usam a “heliosismologia” para investigar o interior solar, ao estudar ondas de som que reverberam através dele. Na Terra, geralmente é um evento que é responsável por gerar as ondas sísmicas num determinado momento, mas o Sol está a “ressoar” continuamente, devido aos movimentos convectivos dentro do gigantesco corpo gasoso.

As ondas de frequência mais altas, conhecidas como ondas de pressão (ou ondas-p), são facilmente detetadas como oscilações de superfície, devido a ondas sonoras que se espalham pelas camadas superiores do Sol. Estas passam muito rapidamente através de camadas mais profundas e, portanto, não são sensíveis à rotação do núcleo do Sol.

Por outro lado, as ondas de gravidade de baixa frequência (ondas-g) que representam oscilações do interior solar profundo, não possuem uma assinatura clara na superfície e, portanto, apresentam um desafio para a deteção direta.

Em contraste com as ondas-p, para as quais a pressão é a força de restauração, a flutuabilidade (gravidade) atua como a força de restauração das ondas de gravidade.

“As oscilações solares estudadas até agora são todas ondas sonoras, mas também deverá haver ondas de gravidade no Sol, com movimentos ascendentes e descendentes, bem como horizontais, como ondas no mar”, diz Eric Fossat, autor principal do artigo que descreve o resultado, publicado na Astronomy & Astrophysics.

“Temos vindo a procurar essas ondas evasivas no nosso Sol há mais de 40 anos e, embora as tentativas anteriores tenham insinuado as deteções, nenhuma delas foi definitiva. Finalmente, descobrimos como extrair inequivocamente a sua assinatura.”

Eric e seus colegas usaram 16,5 anos de dados coletados pelo instrumento dedicado “Global Oscillations at Low Frequencies” da SOHO (GOLF, Oscilações Globais a Baixas Frequências). Ao aplicar várias técnicas analíticas e estatísticas, foi revelada uma impressão regular dos modos-g nos modos-p.

Em particular, olharam para um parâmetro de modo-p que mede o tempo que leva para que uma onda acústica percorra o Sol e volte à superfície novamente, que é conhecido por demorar 4 horas e 7 minutos. Uma série de modulações foi detetada neste parâmetro de modo-p, que pode ser interpretado como devido às ondas-g que agitam a estrutura do núcleo.

A assinatura das ondas-g imprimidas sugere que o núcleo gira uma vez por semana, quase quatro vezes mais rápido que a superfície observada e camadas intermediárias, que variam de 25 dias no equador para 35 dias nos polos.

“Os modos-g foram detetados noutras estrelas, e agora, graças ao SOHO, finalmente encontrámos uma prova convincente da sua existência na nossa própria estrela”, acrescenta Eric. “É realmente especial observar o núcleo do nosso próprio Sol, de modo a obter uma primeira medida indireta da sua velocidade de rotação. Mas, mesmo que essa longa busca, que durou décadas, tenha terminado, abre-se agora uma nova janela de física solar.”

A rotação rápida tem várias implicações, por exemplo: há alguma evidência para uma zona de cisalhamento entre as camadas de rotação diferente? O que nos dizem os períodos das ondas-g sobre a composição química do núcleo? Qual a implicação sobre a evolução estelar e os processos termonucleares no núcleo?

“Embora o resultado suscite várias novas questões, fazer uma deteção inequívoca de ondas de gravidade no núcleo solar foi o objetivo principal do GOLF. É certamente o maior resultado do SOHO, na última década, e uma das melhores descobertas de todos os tempos do SOHO”, diz Bernhard Fleck, cientista do projeto SOHO da ESA.

A próxima missão solar da ESA,  Solar Orbiter, irá também “procurar” no interior solar, mas o foco principal é fornecer informações detalhadas sobre as regiões polares do Sol e a atividade solar. Enquanto isso, a futura missão de busca de planetas da ESA, Plato, investigará a atividade sísmica nas estrelas nos sistemas exoplanetários que descubra, aumentando o nosso conhecimento dos processos relevantes nas estrelas semelhantes ao Sol.

Notas aos editores

“Asymptotic g modes: Evidence for a rapid rotation of the solar core”, por E. Fossat et al encontra-se publicado na Astronomy & Astrophysics

Para mais informação, é favor contatar:

Eric Fossat
Laboratoire Lagrange
Université Côte d’Azur
Observatoire de la Côte d’Azur, France
Email: Eric.Fossat@oca.eu

Bernhard Fleck
ESA SOHO Project Scientist
Email: bfleck@esa.nascom.nasa.gov

Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: Markus.Bauer@esa.int