O que é clima espacial ?

O que é clima espacial ?
Setor da astrofísica que estuda as atividades na superfície solar, como as erupções solares que podem causar altos níveis de radiação no espaço sideral. Esta radiação pode vir como partículas ( plasma ) ou radiação eletromagnética ( luz ).
A energia do Sol é gerada pela fusão nuclear, isto é, processo no qual dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. No caso do Sol , são necessários quatro átomos de hidrogênio para formar um átomo de hélio. Dados espectroscópicos indicam que o Sol é constituído de 73% de átomos de hidrogênio e 26% de átomos de hélio, sendo o restante fornecido pela contribuição de vários elementos.

Camadas do Sol
Núcleo – camada mais interior do Sol. A fusão nuclear, a qual cria a luz que o Sol emite, ocorre dentro do núcleo, atingindo temperaturas de aproximadamente 15 milhões de graus Celsius.
A  camada seguinte é a Radioativa – esta camada se parece como um isolador, e ajuda a manter a temperatura do núcleo.
A terceira camada é a Convectiva – a energia do Sol é transportada para fora do núcleo pela camada de convecção.
A próxima camada é a Fotosfera – é a parte do Sol que podemos ver com nossos olhos. As manchas solares – sunspots – aparecem na fotosfera.
A quinta camada é a Cromosfera -  mais escura que a fotosfera e pode ser vista apenas durante um eclipse. A cromosfera é onde as labaredas solares são melhor observadas.
A próxima camada é a Corona – é compreendida por duas camadas. A corona interior é um halo que se estende milhões de quilômetros distante do Sol. A Corona é muito mais quente que a fotosfera e produz raios X. A corona exterior se estende à Terra e mais distante, ainda.

Vamos estudar alguns detalhes:
Uma ejeção de massa coronal (CME) é uma enorme bolha de partículas de alta energia que explode da coroa solar e atravessa o espaço com alta velocidade. A nuvem de partículas carrega junto consigo um campo magnético. Se uma ejeção de massa coronal se move na direção da Terra, seu campo magnético interage com a magnetosfera da Terra. A magnetosfera da Terra nos protege de partículas carregadas do vento solar. São os chamados índice Kp, isto é, quando essa ejeção de massa coronal atinge a Terra.

Manchas solares são áreas escuras que aparecem na fotosfera do sol. As manchas aparecem escuras porque são mais frias, menos luminosa do que as áreas circundantes. A temperatura no centro de uma mancha é de cerca de 3.700 Kelvin (contra 6000 para as áreas circundantes).
As manchas solares podem durar várias semanas. Eles são observados principalmente em uma faixa de trinta graus de latitude em ambos os lados do equador. Dimensões típicas dos pontos estão na ordem de várias dezenas de milhares de quilômetros (o raio do Sol é 700,000 km).

Flare solar (erupção solar) é uma explosão no Sol que acontece quando energia armazenada em campos magnéticos entrelaçados  que se encontram habitualmente no topo de manchas solares é subitamente libertada. Um flare emite radiação que abrange uma grande gama de comprimentos de onda – do rádio aos raios-X e raios gama.
Os cientistas classificam as flares solares de acordo com a sua intensidade de energia na região dos raios-X – que vai do 1 a 8 Angstroms.
Categorias:
Classe X – são muito intensas; podem provocar apagões, danificar satélites, são tempestades de radiação de longa duração;
Classe M – são de intensidade intermédia; podem causar na Terra breves apagões rádio que afetam essencialmente as regiões polares; tempestades de radiação de pequena intensidade podem acontecer depois de uma flare de classe M;
Classe C – Por comparação com flares de classe X e M, as flares de classe C são fracas e com consequências menores na Terra.

Os astrônomos encontram o planeta Vulcan - 40 Eridani A, exatamente aquele de Star Trek

Um dos aspectos mais interessantes e gratificantes da astronomia e da exploração espacial é ver a ficção científica se tornar um fato científico. Enquanto ainda estamos muitos anos longe de colonizar o Sistema Solar ou alcançar as estrelas mais próximas, ainda há muitas descobertas recompensadoras sendo feitas que estão cumprindo os sonhos febris dos fãs de ficção científica.
Por exemplo, usando o Dharma Planet Survey, uma equipe internacional de cientistas descobriu recentemente uma super-Terra orbitando uma estrela a apenas 16 anos-luz de distância. Esta super-Terra não é apenas o planeta mais próximo de seu tipo para o Sistema Solar, ela também está localizada no mesmo sistema estelar que o planeta fictício Vulcano do universo de Jornada nas Estrelas.

O estudo que detalha suas descobertas, que apareceu recentemente no Mnthly Avisos da Royal Astronomical Society , foi liderado por Bo Ma e Jian Ge, um pesquisador de pós-doutorado e professor de astronomia da Universidade da Flórida, respectivamente. Eles se juntaram a pesquisadores da Universidade Estadual do Tennessee, do Instituto de Astrofísica de Canárias , da Universidade de La Laguna, da Universidade Vanderbilt, da Universidade de Washington e do Steward Observatory da Universidade do Arizona.

Impressão artística de uma super-Terra orbitando uma estrela anã vermelha. Crédito: Gabriel Pérez / SMM (IAC)

Para o bem de seu estudo, a equipe contou com dados do Dharma Planet Survey (DPS). Esta pesquisa contou com o Telescópio Espectroscópico Automático (AST) de 2 metros no Observatório Fairborn (de 2014-2015) e o Telescópio Fundação Dharma Endowment (DEFT) de 50 polegadas no Monte Lemmon SkyCenter (de 2016-2018) para observar 100 estrelas muito brilhantes localizadas perto do Sistema Solar.
Usando esses dados, a equipe descobriu um sinal vindo do sistema de estrela tripla da HD 26965 que indicava a presença de uma super-Terra. Além de ser o primeiro planeta deste tipo a ser detectado pelo Dharma Survey, este planeta também é a super-Terra mais próxima do nosso Sistema Solar, o que o torna um estudo ideal para esses planetas. Como Ge disse em um recente comunicado à imprensa da UF News.

Assim como a maioria dos exoplanetas, essa super-Terra foi descoberta usando o Método de Velocidade Radial (também conhecido como Espectroscopia Doppler), onde os espectros de estrelas são monitoradas em busca de sinais de oscilação, onde a estrela está se movendo para longe da Terra.  Esse movimento é causado pela presença de planetas, que exercem uma influência gravitacional em seus respectivos sóis.
Gregory W. Henry, pesquisador sênior da Universidade de Tennessee, foi responsável por coletar as medições precisas de brilho da AST que confirmaram a presença do planeta. Como ele explicou, esse sistema já é conhecido pelos fãs de Star Trek como sendo o local onde Spock, o oficial de ciências da USS Enterprise, veio.
Créditos: Universe Today

Os Buracos Negros

Sabemos muito pouco ou quase nada a respeito de buracos negros. É um lugar onde há um paradoxo físico quando as leis da nossa física não podem ser aplicadas porque resultam em absurdos matemáticos. Em termos gerais, um buraco negro é uma região do espaço que tem tanta massa concentrada que não há nenhuma maneira de um objeto  escapar de sua atração gravitacional. A densidade gigantesca do buraco negro faz com que esse poço gravitacional seja tão forte que nem mesmo a luz pode escapar dele.

O que é Horizonte de Eventos ?
Na Teoria da Relatividade Geral de Albert einstein, horizonte de eventos é um termo utilizado para as fronteiras do espaço-tempo, definido de acordo com um ponto do observador, de onde os eventos não podem interagir com o mesmo.
Um buraco negro é cercado por um horizonte de eventos. O universo observável, como o nome já diz, é o universo que podemos observar e que se expande a um segundo-luz por segundo desde o Big Bang há bilhões de anos. Pelo que parece o Horizonte de Eventos é uma fronteira imaginária ao redor de um buraco negro.
Por definição, os horizontes de eventos são invisíveis, isto é, impossível provar a sua existência. No entanto, a observação de objetos compactos que atraem gás para as suas superfícies parece ser um bom processo de obter provas satisfatórias.

Em 2002, cientistas norte-americanos propuseram uma teoria que também retira a noção de "buraco" dos buracos negros, transformando-os em bolhas, ou gravastars.
A existência dos buracos negros, deduzida a partir das equações da relatividade geral, tem sido comprovada indiretamente por numerosas observações astronômicas, mas ainda há muito o que entender sobre sua natureza.
Você pode resolver as equações da relatividade geral e ver como os buracos negros surgem, mas também surgem no contexto do padrão da física newtoniana. Considere um foguete lançado da Terra para o espaço. Para o foguete livrar-se da atração gravitacional da Terra, ele deve estar se movendo na velocidade de escape (a situação real é muito mais complicado do que isso). Podemos encontrar a velocidade de escape para qualquer objeto de massa m, de distância de um objeto com maior massa de massa M, definindo a energia cinética do objeto, 1/2 mv², igual à energia potencial do objeto no campo gravitacional do objeto massivo de , GMM / r, onde G é constante gravitacional de Newton. Uma coisa terrível acontece se você considerar que o objeto esta se movendo a uma velocidade equivalente à velocidade da luz, "c". De repente, você encontra lá em uma combinação de massa e  raio que cria um objeto tão denso a partir do qual nem mesmo a luz pode escapar (horizonte de eventos).

Uma solução conhecida como a métrica de Schwarzschild é uma descrição bastante sucinta do espaço-tempo ao redor de um buraco negro que não está girando:

Os detalhes destas equações não são importantes nesse momento. Mesmo porque não é minha intenção transformar esse tema e muitos outros em debates acadêmicos. Considere isso mais um dado a ser pesquisado...OK
Na próxima publicação vamos saber como se formam os buracos negros...

O buraco negro supermaciço do centro da nossa galáxia está dentro da região branca brilhante na primeira parte da imagem (telescópio espacial Chandra)

Eu recomendo que você assista ao vídeo. Explicações sobre buracos negros e o conceito de Horizonte de Eventos….é muito bom…!

Ponte Einstein-Rosen

Em 1916, Einstein apresentou sua teoria da relatividade geral, uma teoria que até hoje continua a ser o modelo padrão para a gravitação. Vinte anos mais tarde, ele e seu colaborador de longa data  Nathan Rosen publicaram um artigo mostrando que no formalismo da relatividade geral está implícita uma estrutura curva no espaço que pode unir duas regiões distantes do espaço-tempo através de um túnel como um atalho espacial. O objetivo do trabalho de Einstein e Rosen não era para promover as viagens mais rápidas que a luz pelo universo, mas tentar explicar as partículas fundamentais como elétrons em espaço-túneis encadeado por linhas elétricas de força. A Ponte Einstein-Rosen (buraco de minhoca) baseia-se no trabalho feito por Schwarzschild na resolução das equações de Einstein, uma das soluções para estas equações foi a previsão de buracos negros.

Imaginando que o espaço é um plano bidimensional curvado, estes seriam formados por duas massas que aplicam força suficiente no espaço-tempo para criar um túnel que conecta pontos distantes do universo (buracos de minhoca).

Uma das previsões notáveis da geometria de Schwarzschild era que se uma massa, M, for comprimida para dentro de um raio crítico (rs), hoje denominado raio de Schwarzschild (o ponto mais visível), sua gravidade iria tornar-se tão forte que nem a luz pudesse escapar. O raio de Schwarzschild (rs), de uma massa, M, é dada por:

Isto levou à formulação da teoria dos buracos negros. Einstein foi trabalhar com Nathan Rosen e em 1935, eles produziram um documento que mostrava evidências de uma ponte entre um buraco negro e um buraco branco, e que levou o nome de Ponte de Einstein-Rosen.
Um buraco branco (solução negativa da raiz quadrada dentro do horizonte de eventos) é um buraco negro indo para trás no tempo. Assim como os buracos negros engolem coisas, os buracos brancos fazem o oposto. No entanto buracos brancos não podem existir, uma vez que viola a segunda lei da termodinâmica…!!!

Na verdade, esta ideia, de usar um “buraco de minhoca” para viajar grandes distâncias foi utilizado por Carl Sagan, em um romance escrito em 1985 chamado “Contato” . Em seu romance ele queria um método de mover um personagem mais rápido que a velocidade da luz embora de uma forma a não violar a Relatividade.

Se um buraco de minhoca pode ser mantido aberto o tempo suficiente para uma nave espacial (ou qualquer outro objeto) passar, conclui-se que para manter um buraco de minhoca aberto exigiria uma densidade negativo de energia e uma grande pressão negativa. Tal questão hipotética é chamada matéria exótica.
Embora a existência de matéria exótica seja especulativa, uma maneira conhecida de produzir energia de densidade negativa: o efeito Casimir.

Raios Cósmicos Galácticos

Os raios cósmicos galácticos (GCR) são uma fonte de fundo altamente e energeticamente variável de partículas que constantemente bombardeiam a Terra. O GCR se origina fora do sistema solar e provavelmente é formado por eventos explosivos como uma supernova. Essas partículas altamente energéticas consistem essencialmente de todos os elementos que variam de hidrogênio, representando aproximadamente 89% do espectro GCR, ao urânio, que é encontrado somente em quantidades muito pequenas. Esses núcleos são totalmente ionizados, o que significa que todos os elétrons foram retirados desses átomos. Devido a isso, essas partículas interagem e são influenciadas por campos magnéticos. Os fortes campos magnéticos do Sol modulam o fluxo e o espectro de GCR na Terra.

Ao longo de um ciclo solar, o vento solar modula a fração das partículas de GCR de baixa energia, de modo que a maioria não pode penetrar na Terra perto do máximo solar. Perto do mínimo solar, na ausência de muitas ejeções de massa coronal e seus campos magnéticos correspondentes, as partículas GCR têm acesso mais fácil à Terra. Assim como o ciclo solar segue um ciclo de aproximadamente 11 anos, o mesmo acontece com o GCR, com seu máximo, chegando perto do mínimo solar. Mas, ao contrário do ciclo solar, onde explosões de atividade podem mudar o ambiente rapidamente, o espectro GCR permanece relativamente constante em energia e composição, variando apenas lentamente com o tempo.

Essas partículas carregadas estão viajando em frações da velocidade da luz e têm uma tremenda energia. Quando essas partículas atingem a atmosfera, grandes chuvas de partículas secundárias são criadas e algumas chegando ao chão. Essas partículas representam pouca ameaça para os seres humanos e os sistemas no solo, mas podem ser medidas com instrumentos sensíveis. O próprio campo magnético da Terra também trabalha para proteger a Terra dessas partículas, desviando-as amplamente das regiões equatoriais, mas fornecendo pouca proteção perto das regiões polares ou acima de aproximadamente 55 graus de latitude magnética (a latitude magnética e a latitude geográfica são diferentes devido à inclinação e deslocamento do campo magnético da Terra a partir do seu centro geográfico). Estas chuvas constante de partículas GCR em altas latitudes pode resultar em exposições aumentas de radiação para tripulantes e passageiros de aviões em altas latitudes e altitudes. Além disso, essas partículas podem facilmente passar ou parar em sistemas de satélites, às vezes depositando energia suficiente para resultar em erros ou danos em sistemas eletrônicos e sistemas espaciais.
Fonte: http://www.swpc.noaa.gov