Mudança oculta no Sol pode explicar ciclos solares fracos.

O Sol pode chamar mais atenção nos seus períodos de atividade mais agitada, mas, mesmo quando está mais tranquilo, a nossa estrela ainda consegue remodelar, de forma sutil, o que acontece no seu interior.

Uma nova análise, baseada em dados reunidos ao longo de décadas, indica que as fases de calmaria do ciclo solar de 11 anos não são todas iguais - e que, durante o mínimo solar mais profundo da história recente, ocorreram mudanças mensuráveis nas vibrações internas do Sol.

"É a primeira vez que conseguimos quantificar com clareza como a estrutura interna do Sol se altera de um mínimo de ciclo para o outro", afirma o astrónomo Bill Chaplin, da Universidade de Birmingham, no Reino Unido.

"As camadas externas do Sol mudam discretamente ao longo dos ciclos de atividade, e descobrimos que mínimos muito silenciosos podem deixar uma impressão digital interna mensurável."

Ciclo solar: máximo solar, mínimo solar e o que parece “igual” na superfície

O nosso Sol não é um forno nuclear imóvel e invariável no céu. Uma das expressões mais evidentes do seu caráter dinâmico é o ciclo solar, associado à inversão dos seus polos magnéticos. Aproximadamente a cada 11 anos, o Sol sobe até um pico de atividade chamado máximo solar e depois regressa a um mínimo solar.

À medida que se aproxima do máximo solar, a atividade aumenta: surgem mais manchas solares, erupções e ejeções de massa coronal. Por volta desse período, os polos magnéticos do Sol invertem-se. Não existem dois ciclos solares exatamente idênticos - alguns máximos são mais intensos do que outros. Já os mínimos, pelo menos à superfície, costumam parecer bastante semelhantes entre si.

Mas e o que acontece por baixo da superfície?

O que a helioseismologia revela no interior do Sol

Com o apoio da Birmingham Solar-Oscillations Network (BiSON) - uma rede com seis telescópios distribuídos pelo mundo - uma equipa liderada pela astrofísica Sarbani Basu, da Universidade Yale, analisou com mais detalhe quatro mínimos solares sucessivos, cobrindo as transições entre os ciclos 21 e 25 (atualmente estamos no ciclo solar 25).

O grupo estudou oscilações acústicas dentro do Sol - ondas sonoras aprisionadas que percorrem o plasma solar em trajetórias de ida e volta, fazendo o brilho da superfície oscilar de forma quase impercetível.

Da mesma forma que as ondas sísmicas que atravessam a Terra revelam informações sobre o seu interior, as ondas sonoras no Sol podem expor o que se passa abaixo da sua superfície. Esse tipo de análise chama-se helioseismologia.

Dois sinais-chave: a “anomalia do hélio” e a velocidade do som

Os investigadores concentraram-se em dois sinais principais. O primeiro é conhecido como anomalia do hélio. Existe uma camada logo abaixo da superfície visível do Sol em que o hélio se ioniza ao perder eletrões; essa mudança no estado energético deixa uma “impressão digital” característica nos dados de oscilação.

O segundo sinal é a velocidade do som dentro do Sol. A velocidade com que o som se propaga num meio varia conforme as propriedades desse meio, como temperatura e pressão. Se a estrutura interna do Sol se alterar, mesmo que muito pouco, a velocidade do som muda - e isso desloca as frequências de vibração observadas.

Além disso, a equipa comparou essas medições com modelos de comportamento solar construídos a partir de condições internas ligeiramente diferentes.

Quatro mínimos solares entre os ciclos 21 e 25

Os quatro mínimos analisados ocorreram em 1985, entre os ciclos 21 e 22; em 1996, entre os ciclos 22 e 23; em 2008 a 2009, entre os ciclos 23 e 24; e em 2018 a 2019, entre os ciclos 24 e 25.

Um ponto crucial é que o mínimo de 2008 a 2009 foi um dos mais longos e silenciosos desde o início dos registos - e foi também o que apresentou as mudanças internas mais nítidas entre os quatro. O sinal da anomalia do hélio apareceu mais forte do que nos outros três mínimos, e a velocidade do som era maior nas camadas externas do Sol.

Isso sugere que, durante esse mínimo, a pressão do gás estava mais elevada, as temperaturas estavam ligeiramente mais altas e os campos magnéticos eram mais fracos em determinadas regiões do Sol.

"Mostrar como o Sol se comporta abaixo da sua superfície durante esses períodos de quietude é importante, porque esse comportamento influencia fortemente a forma como os níveis de atividade se acumulam nos ciclos seguintes", observa Basu - e, de facto, o ciclo solar 24 foi invulgarmente calmo, com um dos máximos mais fracos já registados.

Prever o comportamento solar é notoriamente difícil, em parte porque o “motor” que o alimenta fica escondido sob a superfície. Trata-se de uma esfera turbulenta, em rotação e magnetizada, feita de plasma, na qual até pequenas mudanças internas podem propagar-se para fora e resultar em grandes diferenças de atividade.

Modelos solares e a variabilidade escondida por trás de mínimos “parecidos”

O novo estudo indica que até uma atividade solar que parece semelhante quando observada à superfície pode nascer de condições internas discretamente diferentes. Isso aponta para um nível de variabilidade que os modelos solares talvez precisem considerar com mais rigor.

"O nosso trabalho demonstra o poder de observações sísmicas estelares de longo prazo", diz Chaplin.

"Com missões futuras, como a PLATO, da Agência Espacial Europeia, as técnicas usadas neste estudo poderão ser aplicadas a outras estrelas semelhantes ao Sol, ajudando-nos a compreender melhor como a atividade delas muda e como elas influenciam os seus ambientes locais, incluindo quaisquer planetas que possam hospedar."

A investigação foi publicada na revista Notícias Mensais da Sociedade Astronómica Real.