O mistério da chuva no Sol pode finalmente ser explicado.

Acontece chuva no Sol, esse colosso termonuclear que brilha com “fogos” de fusão a vários milhões de graus.

E essa chuva não é água: trata-se de plasma sobreaquecido. Agora, investigadores podem ter identificado o que está por trás do fenómeno - fluxos que mudam rapidamente na presença de elementos como ferro, silício e magnésio.

De forma quase poética, a pista chega através de cientistas do Institute for Astronomy (IfA), na Universidade do Havai, um arquipélago vulcânico e ensolarado que, por sinal, também tem padrões de precipitação muito próprios.

Chuva coronal no Sol: afinal chove mesmo?

Sim e não. Há um ponto de contacto com a chuva na Terra: a chuva coronal é composta por aglomerados relativamente frios e densos que caem a partir da coroa do Sol - a camada mais externa da sua atmosfera - em direcção à superfície.

A diferença é decisiva: no Sol, a “chuva” é plasma, um gás ionizado (electricamente carregado) com temperatura de milhões de graus. Ao descer, a chuva coronal expõe algo que normalmente não vemos com clareza: o magnetismo solar. Por estar carregado, o plasma desenha no espaço as linhas e os laços do campo magnético do Sol, seguindo laços coronais e criando enormes arcos de material em movimento.

Esses arcos podem atingir alturas equivalentes a cinco Terras empilhadas umas sobre as outras - e a NASA ainda não disse quantas tartarugas isso daria.

Como se forma a chuva coronal e porque é tão difícil de prever

Ainda não existe uma explicação completa para a origem desta precipitação solar. O fenómeno é frequentemente observado depois de flares solares violentos, e estas quedas têm sido associadas à injecção impulsiva de calor que dá origem aos laços coronais. Apesar de muito estudada, a chuva coronal continua envolta em incerteza e é notoriamente difícil de modelar ou antecipar.

É aqui que entra a nova proposta: os investigadores indicam que o processo pode depender de abundâncias elementares que não são uniformes, mas que variam e geram fluxos de material dentro da coroa. Isto contraria uma suposição presente em simulações anteriores da atmosfera solar - a de que a distribuição destes elementos seria, em grande parte, estável.

"At present, models assume that the distribution of various elements in the corona is constant throughout space and time, which clearly isn't the case," diz Luke Benavitz, estudante de pós-graduação em astronomia no IfA e um dos co-autores do estudo.

Simulações com abundâncias elementares variáveis aceleram a condensação

Nas simulações realizadas, a equipa permitiu que a distribuição de elementos na coroa do Sol mudasse ao longo do tempo e do espaço. Com essa alteração, Benavitz e colegas observaram que a chuva coronal começava a condensar ao fim de apenas 35 minutos. Já os modelos anteriores precisavam de horas ou dias de aquecimento para conseguirem explicar a formação de chuva coronal.

"It's exciting to see that when we allow elements like iron to change with time, the models finally match what we actually observe on the Sun. It makes the physics come alive in a way that feels real," diz Benavitz.

Perda de energia radiativa e aquecimento coronal: o papel dos laços coronais

Os autores reconhecem que devem existir outros mecanismos envolvidos. Ainda assim, defendem que estas variações nas abundâncias elementares afectam a perda de energia radiativa: picos de radiação podem fazer a temperatura descer abruptamente no topo dos laços coronais, em comparação com outras regiões da “aura” solar.

Quando isso acontece, mais material é puxado para cima através do laço. O processo pode então entrar num regime de arrefecimento em cadeia (um efeito de “fuga”), culminando na formação de chuva coronal.

As abundâncias elementares variáveis "are critical to understanding the cooling of plasma in the Sun's atmosphere and, as we have shown, can directly cause coronal rain," conclui a equipa no artigo.

"This discovery matters because it helps us understand how the Sun really works," acrescenta Jeffrey Reep, astrónomo do IfA e co-autor do estudo.

Além de esclarecer melhor os detalhes de um fenómeno muitas vezes observado, mas ainda enigmático, o trabalho sugere também que, por extensão, poderá haver mais por compreender sobre o aquecimento coronal do que se pensava até aqui.

"We might need to go back to the drawing board on coronal heating, so there's a lot of new and exciting work to be done," diz Reep.

A investigação foi publicada no Jornal Astrofísico.