{"id":1668,"date":"2013-07-25T19:04:19","date_gmt":"2013-07-25T22:04:19","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/chivononpo\/?p=1668"},"modified":"2013-07-25T19:04:19","modified_gmt":"2013-07-25T22:04:19","slug":"os-cinturoes-de-van-allen-sao-aceleradores-de-particulas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/2013\/07\/25\/os-cinturoes-de-van-allen-sao-aceleradores-de-particulas\/","title":{"rendered":"Os Cintur\u00f5es de Van Allen s\u00e3o aceleradores de part\u00edculas"},"content":{"rendered":"
Traduzido de: NASA’s Van Allen Probes Discover Particle Accelerator in the Heart of Earth\u2019s Radiation Belts<\/a><\/div>\n
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25 de julho de 2013<\/div>\n
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Por:\u00a0Karen C. Fox
\nNASA’s Goddard Space Flight Center<\/a>, Greenbelt, Md.<\/em><\/strong><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Observa\u00e7\u00f5es recentes realizadas pelas g\u00eameas Sondas Van Allen da NASA mostram que as part\u00edculas dentro dos cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o que envolvem a Terra, s\u00e3o aceleradas por uma esp\u00e9cie de “chute” de energia local, o que ajuda a explicar por que essas part\u00edculas chegam a velocidades de at\u00e9 99% da velocidade da luz.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Cr\u00e9dito da Imagem:\u00a0G. Reeves\/M. Henderson<\/div>\n<\/div>\n
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\u203a Imagem ampliada<\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Os cientistas descobriram um enorme acelerador de part\u00edculas no cora\u00e7\u00e3o de uma das regi\u00f5es mais in\u00f3spitas do espa\u00e7o pr\u00f3ximo da Terra, uma regi\u00e3o povoada por part\u00edculas carregadas e super-energ\u00e9ticas, chamadas de Cintur\u00f5es (de Radia\u00e7\u00e3o) de Van Allen<\/a>. Os cientistas sabiam que algo<\/strong> no espa\u00e7o acelerava as part\u00edculas dentro dos cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o acima de 99% da velocidade da luz, mas eles n\u00e3o sabiam o que esse “algo” era. Novos resultados das Sondas Van Allen da NASA mostram que a energia aceleradora vem de dentro dos pr\u00f3prios cintur\u00f5es. As part\u00edculas em seu interior parecem levar um chute de energia, o que as acelera cada vez mais, de forma muito parecida a empurr\u00f5es perfeitamente sincronizados em um balan\u00e7o em movimento.<\/p>\n

A descoberta de que as part\u00edculas s\u00e3o aceleradas por uma fonte local de energia \u00e9 compar\u00e1vel \u00e0 descoberta de que os furac\u00f5es nascem de uma fonte de energia local, tal como uma regi\u00e3o de \u00e1guas oce\u00e2nicas aquecidas. No caso dos cintur\u00f5es, a fonte \u00e9 uma regi\u00e3o de intensas ondas eletromagn\u00e9ticas que tira energia de outras part\u00edculas localizadas na mesma regi\u00e3o. Conhecer a localiza\u00e7\u00e3o da aclera\u00e7\u00e3o ir\u00e1 ajudar os cientistas a melhorar as previs\u00f5es do tempo espacial, porque mudan\u00e7as nos cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o podem trazer riscos para os sat\u00e9lites em \u00f3rbita pr\u00f3xima da Terra. Os resultados foram publicados hoje na Science<\/em>.<\/p>\n

De forma a que os cientistas pudessem compreender melhor o que se passa dentro dos cintur\u00f5es, as Sondas Van Allen foram projetadas para voar direto por dentro dessa \u00e1rea turbulenta do espa\u00e7o. Quando miss\u00e3o foi lan\u00e7ada em agosto de 2012, ela tinha como objetivos principais compreender como as part\u00edculas dentro dos cintur\u00f5es eram aceleradas at\u00e9 essas energias ultra-altas e como essas part\u00edculas, algumas vezes, logravam escapar. Ao estabelecer que essa acelera\u00e7\u00e3o ultra-intensa vem desses “chutes” locais de energia \u2013 e n\u00e3o de um processo mais generalizado \u2013 os cientistas conseguiram responder definitivamente a uma dessas importantes quest\u00f5es pela primeira vez.<\/p>\n

“Este \u00e9 um dos resultados mais esperados e entusiasmantes das Sondas Van Allen”, declara David Sibeck, cientista do projeto das Sondas Van Allen no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland. “\u00c9 o principal motivo pelo qual a miss\u00e3o foi lan\u00e7ada”.<\/p>\n

Os cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o foram descobertos com o lan\u00e7amento dos primeiros sat\u00e9lites americanos que chegaram com sucesso ao espa\u00e7o, Explorer I e III. Rapidamente se percebeu que os cintur\u00f5es eram um dos ambientes mais perigosos que uma espa\u00e7onave poderia enfrentar. A maior parte das \u00f3rbitas de sat\u00e9lites \u00e9 escolhida para se encolher por baixo dos cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o, ou para circular por fora deles, ou ainda, como no caso dos sat\u00e9lites do GPS, operar entre os dois cintur\u00f5es. Quando os cintur\u00f5es oscilam, por causa do “mau tempo” espacial, eles podem abranger essas espa\u00e7onaves, expondo-as a perigosas radia\u00e7\u00f5es. De fato, a maior parte dos defeitos permanentes nas espa\u00e7onaves foi causada pela radia\u00e7\u00e3o. Com um aviso suficiente, a tecnologia pode ser protegida das piores consequ\u00eancias, mas este aviso s\u00f3 pode ser emitido se realmente conhecermos a din\u00e2mica do que acontece dentro dos misteriosos cintur\u00f5es.<\/p>\n

“At\u00e9 a d\u00e9cada de 1990, n\u00f3s pens\u00e1vamos que os cintur\u00f5es de Van Allen eram bem-comportados e mudavam lentamente”, esclarece Geoff Reeves, o primeiro autor do artigo e pesquisador dos cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o no Laborat\u00f3rio Nacional de Los Alamos, Novo M\u00e9xico. “A cada nova medi\u00e7\u00e3o realizada, entretanto, percebemos o qu\u00e3o r\u00e1pido e de maneira imprevis\u00edvel os cintur\u00f5es mudavam. Eles basicamente jamais est\u00e3o em equil\u00edbrio, mas em um estado de cont\u00ednua mudan\u00e7a”.<\/p>\n

De fato, os cientistas perceberam que os cintur\u00f5es nem sequer mudam de maneira consistente em resposta ao que parecem ser est\u00edmulos similares. Algumas tempestades solares faziam os cintur\u00f5es se intensificarem; outras os tornavam esgotados; e algumas pareciam nem ter qualquer efeito. Tais efeitos disparatados a eventos aparentemente similares sugeriam que esta regi\u00e3o era muito mais misteriosa do que se pensava. Para compreender \u2013 e, eventualmente, ser capaz de predizer \u2013 quais tempestades solares intensificariam os cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o, os cientistas precisavam saber de onde vinha a energia que acelerava as part\u00edculas.<\/p>\n

As Sondas g\u00eameas Van Allen foram projetadas para distinguir duas possibilidades gen\u00e9ricas sobre os processos que aceleravam as part\u00edculas a tais impressionantes velocidades: acelera\u00e7\u00e3o radial ou acelera\u00e7\u00e3o local. No caso da acelera\u00e7\u00e3o radial, as part\u00edculas s\u00e3o transportadas perpendicularmente aos campos magn\u00e9ticos que envolvem a Terra, das \u00e1reas de menor intensidade magn\u00e9tica, longes da Terra, at\u00e9 \u00e1reas de intensa for\u00e7a magn\u00e9tica, pr\u00f3ximas da Terra. As leis da f\u00edsica ditam que as velocidades das part\u00edculas neste cen\u00e1rio aumentar\u00e1 com a intensifica\u00e7\u00e3o dos campos magn\u00e9ticos. Assim, as velocidades das part\u00edculas deveriam aumentar ao se aproximarem da Terra, de forma muito parecida com a que uma pedra que rola morro abaixo aumenta de velocidade simplesmente devido \u00e0 gravidade. No caso da acelera\u00e7\u00e3o local, a teoria afirma que as part\u00edculas recebam energia de uma fonte local, de forma mais parecida com a qual as \u00e1guas aquecidas dos oceanos alimentam furac\u00f5es acima delas.<\/p>\n

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Duas faixas de part\u00edculas que envolvem a Terra, chamados de cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o, s\u00e3o um dos maiores aceleradores de part\u00edculas naturais do Sistema Solar, capaz de imprimir \u00e0s part\u00edculas velocidades da ordem de 99% da velocidade da luz. As Sondas Van Allen, lan\u00e7adas em agosto de 2012, descobriram agora os mecanismos por tr\u00e1s dessa acelera\u00e7\u00e3o.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Cr\u00e9dito da Imagem:\u00a0NASA\/Goddard \/Scientific Visualization Studio<\/div>\n<\/div>\n
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> Imagem ampliada<\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Para poder distinguir entre essas duas possibilidades, as Sondas Van Allen consistem de duas espa\u00e7onaves. Com dois conjuntos de observa\u00e7\u00f5es, os cientistas podem medir as part\u00edculas e as fontes de energia em duas regi\u00f5es do espa\u00e7o simultaneamente, o que \u00e9 crucial para distinguir entre causas locais e as que t\u00eam origem remota. Igualmente, cada espa\u00e7onave \u00e9 equipada com sensores para medir a energia e a posi\u00e7\u00e3o das part\u00edculas e determinar o \u00e2ngulo de ataque \u2013 ou seja, o \u00e2ngulo do movimento com respeito aos campos magn\u00e9ticos da Terra. Tudo isso iria variar de maneiras diferentes, dependendo das for\u00e7as que agem sobre elas, o que auxiliou os cientistas a distinguir entre as teorias.<\/p>\n

Equipados com esses dados, Reeves e sua equipe observaram uma r\u00e1pida eleva\u00e7\u00e3o da energia de el\u00e9trons de alta energia em 9 de outubro de 2012. Se a acelera\u00e7\u00e3o desses el\u00e9trons estivesse ocorrendo por causa do transporte radial, os efeitos medidos come\u00e7ariam longe da Terra e se movendo para dentro, devido ao pr\u00f3prio formato e a pr\u00f3pria intensidade desses campos envolt\u00f3rios. Em tal cen\u00e1rio, as part\u00edculas que se movessem atrav\u00e9s dos campos magn\u00e9ticos pulariam naturalmente de um par o seguinte, em cascata, arrebanhando energia durante o caminho \u2013 similar ao cen\u00e1rio da pedra que rola morro abaixo.<\/p>\n

No entanto as observa\u00e7\u00f5es n\u00e3o mostraram uma intensidade que se formasse mais afastada da Terra e gradualmente se movesse para dentro. Em lugar disto, elas mostraram um aumento de energia que come\u00e7ava bem no meio dos cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o e gradualmente se espalhava tanto para dentro, como para fora, o que implicava em uma fonte de acelera\u00e7\u00e3o local.<\/p>\n

“Neste caso em particular, toda acelera\u00e7\u00e3o ocorreu em um per\u00edodo de cerca de 12 hors”, relata Reeves. “Com as medi\u00e7\u00f5es anteriores, um sat\u00e9lite s\u00f3 seria capaz de voar atrav\u00e9s de um tal evento uma vez e n\u00e3o teria a chance de testemunhar as mudan\u00e7as realmente acontecendo. Com as Sondas Van Allen t\u00ednhamos dois sat\u00e9lites e, assim, pudemos observar como as coisas se modificam e onde essas mudan\u00e7as come\u00e7am”.<\/p>\n

Os cientistas acreditam que estes novos resultados levar\u00e3o a melhores previs\u00f5es sobre a complexa cadeia de eventos que intensificam os cintur\u00f5es de radia\u00e7\u00e3o a n\u00edveis que podem danificar sat\u00e9lites. Muito embora o trabalho demonstre que a energia local vem de ondas eletromagn\u00e9ticas que percorrem os cintur\u00f5es, n\u00e3o se sabe exatamente quais dessas ondas podem ser a causa. Durante o conjunto de observa\u00e7\u00f5es descrito no artigo, as Sondas Van Allen observaram um tipo espec\u00edfico de onda, chamadas ondas corais, ao mesmo tempo que as part\u00edculas eram aceleradas, por\u00e9m ser\u00e3o necess\u00e1rios mais estudos at\u00e9 que se estabele\u00e7a uma rela\u00e7\u00e3o de causa e efeito.<\/p>\n

“Este artigo ajuda a diferenciar entre duas solu\u00e7\u00f5es gen\u00e9ricas”, ressalva Sibeck. “Ele demonstra que a acelera\u00e7\u00e3o pode ocorrer localmente. Agora, os cientistas que estudam ondas e campos magn\u00e9ticos v\u00e3o se debru\u00e7ar sobre o problema e descobrir que tipo de onda forneceu o empuxo”.<\/p>\n

Felizmente, esta tarefa tamb\u00e9m ser\u00e1 auxiliada pelas Sondas Van Allen Probes, que tamb\u00e9m s\u00e3o cuidadosamente projetadas para medir e distinguir entre os diversos tipos de ondas eletromagn\u00e9ticas.<\/p>\n

\u201cQuando os cientistas projetaram a miss\u00e3o e os instrumentos das sondas, eles contemplaram as d\u00favidas cient\u00edficas e disseram: ‘Esta \u00e9 uma grande oportunidade para fazer algumas descobertas fundamentais sobre como as part\u00edculas s\u00e3o aceleradas’ “, disse Nicola J. Fox, cientista associado do projeto no Laborat\u00f3rio de F\u00edsica Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland. \u201cCom cinco conjuntos id\u00eanticos de instrumentos a bordo de cada espa\u00e7onave \u00a0\u2013 cada um com um amplo espectro de detec\u00e7\u00e3o de ondas e part\u00edculas \u2013 n\u00f3s temos a melhor plataforma j\u00e1 criada para poder compreender melhor esta regi\u00e3o cr\u00edtica do espa\u00e7o acima da Terra”.<\/p>\n

O Laborat\u00f3rio de F\u00edsica Aplicada construiu e opera as Sondas g\u00eameas Van Allen para a Diretoria de Miss\u00f5es Cient\u00edficas da NASA. As Sondas Van Allen s\u00e3o a segunda miss\u00e3o do programa Living With a Star <\/em>NASA, gerenciado pelo Centro Goddard, para explorar os aspectos do sistema Sol-Terra que afetam diretamente a vida e a sociedade.<\/p>\n

Para mais informa\u00e7\u00f5es sobre as sondas Van Allen (em ingl\u00eas), visite:<\/strong><\/p>\n

\u00a0www.nasa.gov\/vanallenprobes\/<\/a>\u200e<\/strong><\/p>\n

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