Inegavelmente, um dos fenómenos mais impressionantes com que o céu nos presenteia é a formação das auroras. Os brilhos e as cores tornam a imagem quase irreal de tão deslumbrante e, por essa razão, as zonas que as recebem contam com muitos curiosos expectantes. No entanto, ainda não é um acontecimento completamente compreendido.
Pela primeira vez, os físicos confirmaram as ondas enigmáticas que causam as auroras.
Auroras: Um fenómeno menos incompreendido
Apesar de serem um fenómeno incrível, não se sabe concretamente o que provoca as auroras. Sabe-se que são produzidas por partículas provenientes das tempestades solares, aceleradas ao longo das linhas do campo magnético da Terra, até às latitudes mais elevadas, a partir de onde chovem para a atmosfera superior. Ali, as interações dessas partículas na atmosfera geram as imagens de luz que vemos no céu.
Agora, pela primeira vez, os cientistas confirmaram e demonstraram o processo através da aceleração das partículas, replicando-o em laboratório. Conforme tinham pensado, as ondas eletromagnéticas conhecidas como Alfvén aceleram os eletrões ao longo das linhas do campo magnético.
A ideia de que estas ondas podem energizar os eletrões que criam a aurora remonta a mais de quatro décadas, mas esta é a primeira vez que conseguimos confirmar definitivamente que funciona.
Estas experiências permitem-nos fazer as medições chave que mostram que as medições espaciais e a teoria explicam, de facto, uma forma importante de criação da aurora.
Disse Craig Kletzing, físico da University of Iowa.
Ondas Alfvén na base do estudo
As ondas Alfvén já são há muito tempo conhecidas. Aliás, foram descritas, pela primeira vez, pelo engenheiro sueco que lhes dá o nome, Hannes Alfvén, em 1942. Aquelas, que são ondas transversais num fluxo elétrico que se propagam ao longo das linhas do campo magnético, são um mecanismo importante para o transporte de energia e dinâmica em sistemas magnetohidrodinâmicos. Ou seja, podem acelerar partículas.
Então, foram observadas ondas Alfvén nas linhas do campo magnético terrestre, tendo as naves espaciais observado essas ondas terrestres acima das auroras. Embora seja amplamente aceite que as ondas desempenham um papel na formação das auroras, os físicos admitem que tem sido complicado determinar o seu papel concreto.
Assim sendo, uma equipa de cientistas liderada pelo físico Jim Schroeder, do Wheaton College, utilizou o Grande Dispositivo de Plasma (em inglês LAPD) da University of California, Los Angeles, para analisar o fenómeno mais de perto.
Esta desafiante experiência exigiu uma medição da muito pequena população de eletrões a descer pela câmara LAPD quase à mesma velocidade que as ondas Alfvén, contando menos de um em mil eletrões no plasma.
Disse o físico Troy Carter da UCLA.
Conclusões animadoras sobre as auroras
Segundo o Science Alert, a equipa gerou ondas Alfvén em plasma na LAPD, medindo, simultaneamente, a distribuição da velocidade dos eletrões, em condições relevantes para a formação de auroras. Verificaram que as ondas de Alfvén transferiram energia para eletrões com uma ressonância com as ondas, uma velocidade semelhante à velocidade de fase das ondas.
As medições revelaram que esta pequena população de eletrões sofre uma ‘aceleração ressonante’ pelo campo elétrico da onda Alfvén, semelhante à de um surfista que apanha uma onda e é continuamente acelerada à medida que o surfista se move com ela.
Disse o físico Greg Howes, da University of Iowa.
Este processo é conhecido como amortecimento Landau. Ou seja, a transferência de energia da onda para a partícula amortece a onda, o que por sua vez impede o aparecimento de uma instabilidade. De acordo com a equipa, a marca produzida pela velocidade dos eletrões foi a conhecida assinatura do amortecimento de Landau, indicando que a aceleração da ressonância tinha ocorrido.
A equipa comparou os seus resultados com um modelo de aurora e conseguiu demonstrar que a taxa de energização dos eletrões era consistente com o amortecimento de Landau real.
A concordância da taxa de energização por eletrão entre a experiência e um modelo auroral estabelece a ligação final necessária para mostrar que fornecemos a confirmação experimental direta de que as ondas de Alfvén podem acelerar eletrões que precipitam na ionosfera e geram o brilho fascinante da aurora.
Escreveram os físicos responsáveis pela descoberta.
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