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É assim que o ‘campo de força’ do nosso sistema solar se parece?

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Tema

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A forma da heliosfera: croissant ou bola de praia?

Como todo o nosso sistema solar está em movimento através do espaço interestelar, a heliosfera, apesar do nome, não é realmente uma esfera. Os físicos espaciais há muito tempo comparam sua forma a um cometa, com um “nariz” redondo de um lado e uma cauda longa que se estende na direção oposta. Pesquise na web imagens da heliosfera e esta é a imagem que você certamente encontrará.

Mas em 2015, usando um novo modelo de computador e dados da sonda Voyager 1, Opher e seu co-autor, James Drake, da Universidade de Maryland, chegaram a uma conclusão diferente: eles propuseram que a heliosfera era na verdade uma forma de crescente - não muito diferente de um recém-lançado croissant cozido, de fato. Nesse modelo de "croissant", dois jatos se estendem a jusante do nariz, em vez de uma única cauda que desaparece.

"Isso iniciou a conversa sobre a estrutura global da heliosfera", diz Opher.

Ela não foi o primeiro artigo a sugerir que a heliosfera era algo diferente da forma de cometa, ela ressalta, mas deu foco a um debate recém-energizado.

"Foi muito contencioso", diz ela. “Eu estava sendo agredido em todas as conferências! Mas eu peguei minhas armas.

Então, dois anos após o início do debate sobre o "croissant", as leituras da sonda Cassini, que orbitaram Saturno de 2004 a 2017, sugeriram mais uma visão da heliosfera.

Cronometrando partículas ecoando nos limites da heliosfera e correlacionando-as com íons medidos pela sonda Voyager, os cientistas da Cassini concluíram que a heliosfera é realmente quase redonda e simétrica: nem um cometa nem um croissant, mas mais como uma bola de praia. O resultado foi tão controverso quanto o croissant.

"Você não aceita esse tipo de mudança facilmente", diz Tom Krimigis, que liderou experimentos tanto na Cassini quanto na Voyager. "Toda a comunidade científica que trabalha nesta área assumiu há mais de 55 anos que a heliosfera tinha uma cauda de cometa."

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Agora, Opher, Drake e seus colegas Avi Loeb, da Universidade de Harvard, e Gabor Toth, da Universidade de Michigan, criaram um novo modelo tridimensional da heliosfera que poderia reconciliar o "croissant" com a bola de praia.

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Dois grupos de partículas

Diferentemente da maioria dos modelos anteriores, que assumiam que as partículas carregadas no sistema solar pairavam em torno da mesma temperatura média, o novo modelo divide as partículas em dois grupos.

Primeiro são partículas carregadas vindas diretamente do vento solar. Segundo, o que os físicos espaciais chamam de íons "captadores". São partículas que entraram no sistema solar de uma forma eletricamente neutra - porque não são desviadas pelos campos magnéticos, as partículas neutras podem "simplesmente entrar", diz Opher -, mas tiveram seus elétrons arrancados.

A sonda New Horizons, que agora está explorando o espaço além de Plutão, revelou que essas partículas se tornam centenas ou milhares de vezes mais quentes que os íons de vento solar comuns, à medida que são transportadas pelo vento solar e aceleradas por seu campo elétrico. Mas foi apenas modelando a temperatura, a densidade e a velocidade dos dois grupos de partículas separadamente que os pesquisadores descobriram sua influência excessiva na forma da heliosfera.

Essa forma, de acordo com o novo modelo, na verdade divide a diferença entre um croissant e uma esfera. Chame de bola de praia vazia ou croissant bulboso: de qualquer forma, parece ser algo com o qual a equipe de Opher e os pesquisadores da Cassini possam concordar.

O novo modelo parece muito diferente daquele modelo clássico de cometa. Mas os dois podem realmente ser mais parecidos do que parecem, diz Opher, dependendo exatamente de como você define o limite da heliosfera. Pense em transformar uma foto em escala de cinza em preto e branco: a imagem final depende muito de exatamente qual tom de cinza você escolhe como a linha divisória entre preto e branco.

Por que isso Importa?

Por que se preocupar com a forma da heliosfera, afinal?

Pesquisadores que estudam exoplanetas - planetas em torno de outras estrelas - estão profundamente interessados ​​em comparar nossa heliosfera com aqueles em torno de outras estrelas. Poderiam o vento solar e a heliosfera serem ingredientes-chave na receita da vida?

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"Se queremos entender nosso ambiente, entenderemos melhor por toda essa heliosfera", diz Loeb, colaborador de Opher em Harvard.

E há a questão dessas partículas interestelares que destroem o DNA. Os pesquisadores ainda estão trabalhando no que exatamente significam para a vida na Terra e em outros planetas. Alguns pensam que eles realmente poderiam ter ajudado a conduzir as mutações genéticas que levaram à vida como nós, diz Loeb.

"Na quantidade certa, eles introduzem mudanças, mutações que permitem que um organismo evolua e se torne mais complexo", diz ele. Mas a dose produz o veneno, como diz o ditado. “Sempre há um equilíbrio delicado ao lidar com a vida como a conhecemos. Muita coisa boa é ruim ”, diz Loeb.

No entanto, quando se trata de dados, raramente há uma coisa boa. E, embora os modelos pareçam estar convergindo, eles ainda são limitados por uma escassez de dados vindos do exterior do sistema solar. É por isso que pesquisadores como Opher esperam estimular a NASA a lançar uma sonda interestelar de próxima geração que abrirá um caminho através da heliosfera e detectará diretamente íons de captação perto da periferia da heliosfera.

Até agora, apenas as naves espaciais Voyager 1 e Voyager 2 ultrapassaram esse limite e foram lançadas há mais de 40 anos, carregando instrumentos de uma era mais antiga, projetados para fazer um trabalho diferente. Os defensores da missão baseados no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins dizem que uma nova sonda poderá ser lançada em algum momento da década de 2030 e começará a explorar os limites da heliosfera 10 ou 15 anos depois disso.

"Com a sonda interestelar, esperamos resolver pelo menos alguns dos inúmeros mistérios que a Voyagers começou a descobrir", diz Opher. E isso, ela pensa, vale a pena esperar.

O trabalho deles aparece em Astronomia da natureza.

Os pesquisadores agradecem à equipe do Centro de Pesquisa Ames da NASA pelo uso do supercomputador das Plêiades. O apoio a este trabalho também veio da NASA e da Fundação Breakthrough Prize.

Fonte: Universidade de Boston


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