Liderada pela European Space Agency, a nave espacial Solar Orbiter atravessou uma dobra em forma de S, conhecida como “switchback”, no campo magnético do vento solar. Ao identificar as características das partículas elusivas presentes na switchback, a Solar Orbiter rastreou sua origem até a superfície do Sol e revelou mais sobre o magnetismo solar — o instigador indisciplinado de tempestades solares perigosas.
O Sol tem um campo magnético intenso e inquieto. Esse campo não apenas governa a própria estrela, mas também é arrastado para fora ao longo das linhas de campo pelo vento solar, um fluxo de partículas carregadas quentes (plasma) que se derrama continuamente do Sol para o espaço. Essas linhas podem se torcer, se romper ou se dobrar sobre si mesmas durante sua jornada pelo sistema solar. Juntos, o vento solar e suas linhas de campo dinâmicas criam todo tipo de atividade fascinante que podemos estudar para entender o que acontece na nossa estrela e ao redor dela.
Em 2022, a ESA informou que a Solar Orbiter havia identificado uma dobra no campo magnético do vento solar conhecida como “switchback”. Embora as switchbacks tenham sido observadas com frequência perto do Sol, os cientistas ainda debatem como elas se formam. Ao observá-la de longe, a Solar Orbiter ajudou a solucionar uma parte desse enigma, confirmando que a switchback tinha formato de S: algo que os cientistas haviam previsto, mas nunca tinham observado diretamente.
Agora, a nave espacial acrescentou outra peça crucial a esse enigma ao rastrear uma switchback até sua fonte no Sol. “A Solar Orbiter atravessou uma switchback muito grande”, afirma Jesse Coburn, do CNRS/LPP, na França, autor principal do novo artigo. “Por causa disso, conseguimos coletar amostras de partículas raramente observadas, que apresentam características reveladoras de sua origem.”
Não é uma coisa ou outra, mas as duas
Para estabelecer essa conexão, Jesse e seus colegas usaram o instrumento Solar Wind Analyser (SWA), da Solar Orbiter, para coletar amostras do plasma que compunha a switchback. Naquele momento, a Solar Orbiter estava aproximadamente na metade do caminho entre a Terra e o Sol.
Eles encontraram uma mistura de partículas carregadas de oxigênio e carbono que só poderia ter se formado de uma maneira: dentro de laços de campo magnético quentes na superfície do Sol.
“Há duas teorias principais e concorrentes para explicar como uma switchback e, por extensão, o vento solar se formam”, acrescenta Jesse. “A mistura específica de partículas detectada pela Solar Orbiter é a prova definitiva de um processo de formação conhecido como ‘reconexão por intercâmbio’.”
Esse tipo de reconexão ocorre quando partes do Sol com propriedades magnéticas diferentes interagem. Na atmosfera do Sol, regiões abertas têm linhas de campo que se estendem para longe, como rodovias, permitindo que o material avance rapidamente por elas até o espaço. Regiões fechadas têm linhas que inicialmente se estendem para o espaço antes de se curvarem de volta para o Sol, formando laços fechados. Quando uma região aberta interage com uma fechada, as linhas podem se concentrar, se abrir abruptamente e se reconectar de diferentes maneiras, permitindo que o plasma antes aprisionado em um laço escape para o espaço.
Foi isso que aconteceu com essa switchback — mas não é tudo. A teoria alternativa para a formação das switchbacks envolve processos relacionados a ondas e turbulência (o tipo de onda que a Solar Orbiter descobriu desempenhar um papel fundamental no aquecimento e na aceleração do vento solar).
“É empolgante observar também sinais desses processos, mas provavelmente apenas depois que a switchback segue para o espaço”, afirma a coautora Stephanie Yardley, da Northumbria University, no Reino Unido. “Depois que a switchback deixa o Sol, as ondas e a turbulência assumem o controle e governam seu movimento.
“No geral, parece que os dois processos — a reconexão por intercâmbio e as ondas e a turbulência — estão envolvidos na formação e no deslocamento das switchbacks pelo espaço. Nossa descoberta concilia os dois, mostrando que eles simplesmente atuam em diferentes estágios da vida de uma switchback.”
Das switchbacks às tempestades
Para realizar a descoberta, os pesquisadores estudaram observações in situ das partículas da switchback feitas pelo SWA da Solar Orbiter, analisaram imagens do disco solar e modelaram os campos magnéticos tanto do Sol quanto do espaço ao redor. Eles criaram um novo modelo para identificar a origem do plasma; esse modelo conectou as medições da Solar Orbiter a dados do Solar Dynamics Observatory, da NASA, revelando a fonte solar da switchback com detalhes sem precedentes.
Além das switchbacks, a descoberta revela como o Sol aquece sua atmosfera e acelera partículas do vento solar para o espaço. Além disso, mostra que a atmosfera do Sol imprime sua assinatura nas partículas que compõem esse vento, oferecendo uma possível maneira de ler a história do plasma solar mesmo a grandes distâncias do Sol.
“Como seres humanos na Terra — e no espaço — nossas vidas estão entrelaçadas com o que acontece na nossa estrela. O vento solar conecta a Terra ao Sol, e compreender sua dinâmica tem implicações fundamentais para manter nosso planeta seguro diante de eventos extremos de clima espacial”, afirma Daniel Müller, cientista do projeto Solar Orbiter na ESA. “Quanto mais sabemos, melhor podemos nos preparar para as tempestades solares e proteger nossa infraestrutura e nossa tecnologia espaciais.”
“Essa descoberta simplesmente não teria sido possível sem a Solar Orbiter — nenhuma outra nave espacial reúne a proximidade necessária do Sol e os instrumentos adequados para estabelecer essa conexão. É um ótimo exemplo de a missão produzir exatamente o tipo de ciência que sabíamos que ela poderia realizar, conectando o Sol ao ambiente mais amplo ao seu redor e revelando mais detalhes sobre nossa estrela.”
Notas para editores
“On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind”, de Jesse T. Coburn et al., foi publicado hoje na Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-026-02928-0
Saiba mais sobre a Solar Orbiter: https://www.esa.int/Science_Exploration/Solar_Orbiter
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