IA encontra sinais de erupções solares horas antes de elas surgirem

O Sol é uma estrela magneticamente ativa, e suas erupções solares ocorrem quando energia armazenada nos campos magnéticos são liberadas de forma abrupta. Esses eventos estão associados principalmente à reconexão magnética em regiões ativas da atmosfera solar.

O problema é difícil por causa da complexidade do Sol, onde plasma, turbulência, convecção e campos magnéticos interagem em diferentes escalas. Antecipar essas erupções é importante porque elas podem estar associados a ejeções de massa coronal e tempestades geomagnéticas.

Pesquisadores desenvolveram o EarlyDetect, um modelo de inteligência artificial (IA) capaz de identificar sinais que antecedem o surgimento de regiões ativas no Sol. O sistema analisaa atividade acústica e o campo magnético, procurando padrões que precedem mudanças na superfície cerca de 9 horas antes.

Erupções solares

As erupções solares são liberações de energia na atmosfera do Sol, associadas a regiões onde os campos magnéticos estão concentrados e distorcidos. Elas ocorrem principalmente quando a reconexão magnética reorganiza a topologia do campo e converte energia magnética em calor, radiação e energia cinética.

Durante uma erupção, o Sol pode emitir radiação em praticamente todo o espectro eletromagnético, incluindo raios X e ultravioleta. A intensidade do evento depende da quantidade de energia disponível e da configuração do campo na região ativa. O processo pode acelerar partículas a velocidades muito altas.

Atividade acústica e o campo magnético

A atividade acústica do Sol são oscilações e ondas de pressão que se propagam pelo interior e pela superfície solar. Essas oscilações podem ser observadas por meio de variações na velocidade e no movimento da fotosfera. Alterações nesses padrões podem funcionar como sinais de mudanças na estrutura interna.

O campo magnético solar é gerado e continuamente reorganizado pelo movimento do plasma ionizado no interior do Sol. A convecção e a rotação diferencial amplificam e deformam as linhas de campo. Quando esse campo acumula energia e sofre instabilidades, pode desencadear erupções solares.

EarlyDetect

Pesquisadores introduziram um modelo de IA para fazer previsão mais rápido. O EarlyDetect usa uma arquitetura Transformer treinada para reconhecer padrões em observações solares. Em vez de sequências de texto, o modelo processa séries temporais relacionadas à atividade acústica e ao campo magnético do Sol.

Um resultado importante foi descobrir que pequenas flutuações de baixa amplitude continham os sinais mais precoces da formação de uma região ativa. Ao preservar essas variações, o EarlyDetect conseguiu extrair informações e melhorar sua capacidade de antecipar mudanças na atividade solar.

Testando na prática

O EarlyDetect foi treinado com observações do instrumento SDO/HMI, da NASA, e testado em regiões ativas. A melhor versão do modelo identificou sinais precursores, em média, 9,24 horas antes de essas regiões se tornarem visíveis na superfície solar. O desempenho superou o método usado anteriormente.

Apesar do resultado, o EarlyDetect ainda não funciona como um sistema operacional de alerta em tempo real. O modelo foi treinado com eventos já conhecidos e ainda apresenta falsos positivos, além de detectar o surgimento de regiões ativas mas não necessariamente erupções solares e CMEs.