Les «  feux de camp  » offrent un indice sur le mystère du chauffage solaire

Des simulations informatiques montrent que les éruptions solaires miniatures surnommées `feux de camp  », découvertes l’année dernière par Solar Orbiter de l’ESA, sont probablement entraînées par un processus qui peut contribuer de manière significative au réchauffement de l’atmosphère extérieure du Soleil, ou corona. 

Si cela est confirmé par d’autres observations, cela ajoute une pièce clé au puzzle de ce qui chauffe la couronne solaire – l’un des plus grands mystères de la physique solaire.

 Les feux de camp sont l’un des nombreux sujets discutés lors d’une première session consacrée aux résultats de Solar Orbiter lors de l’ Assemblée générale de l’Union européenne des géosciences (EGU) .

Chauffage mystère

Le Soleil a une caractéristique mystérieuse: d’une manière ou d’une autre, l’atmosphère extérieure ténue contient du gaz avec une température d’un million de degrés, mais la surface solaire n’est que de 5500 ° C. La logique suggérerait que si vous avez un corps très chaud au centre et relativement frais en surface, il devrait être encore plus frais à mesure que vous vous éloignez.

 Mais la particularité de la couronne du Soleil – et de nombreuses autres étoiles également – est qu’elle commence à chauffer à mesure que vous vous déplacez au-dessus de la surface. De nombreuses idées ont été avancées au cours des dernières décennies concernant le champ magnétique du Soleil, mais la manière dont l’énergie est générée, transportée et dissipée a été une source de nombreux débats.

Entrez dans Solar Orbiter, avec l’un de ses objectifs clés pour approfondir ce mystère.

Des détails époustouflants déjà fournis par les images de la ` ` première lumière  » de l’Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter   quelques mois seulement après son lancement l’année dernière et ont depuis révélé plus de 1500 petits éclairages scintillants surnommés feux de camp. Ces feux de camp de courte durée durent entre 10 et 200 secondes et ont une empreinte au sol comprise entre 400 et 4000 km. Les événements les plus petits et les plus faibles, qui n’avaient pas été observés auparavant, semblent être les plus abondants et représentent une structure fine inédite de la région où le mystère de l’échauffement est soupçonné d’être enraciné. 

Modèles de feux de camp

Yajie Chen, un doctorant de l’Université de Pékin en Chine, travaillant avec le professeur Hardi Peter de l’Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire en Allemagne et ses collègues, a utilisé un modèle informatique pour plonger dans la physique des feux de camp, avec des premiers résultats passionnants.

«Notre modèle calcule l’émission, ou l’énergie, du Soleil comme vous vous attendez à ce qu’un véritable instrument mesure,» explique Hardi. «Le modèle a généré des éclaircissements tout comme les feux de camp. En outre, il trace les lignes de champ magnétique, ce qui nous permet de voir les changements du champ magnétique dans et autour des événements d’éclaircissement au fil du temps, nous indiquant qu’un processus appelé reconnexion de composants semble être à l’œuvre.

La reconnexion est un phénomène bien connu par lequel des lignes de champ magnétique de direction opposée se cassent puis se reconnectent, libérant de l’énergie lorsqu’elles le font. Une reconnexion typique se produit entre des lignes de champ pointant dans des directions opposées, mais avec ce que l’on appelle la reconnexion de composants, les lignes de champ sont presque parallèles, pointant dans une direction similaire, la reconnexion se produisant donc à de très petits angles.

«Notre modèle montre que l’énergie libérée des éclaircissements par la reconnexion des composants pourrait être suffisante pour maintenir la température de la couronne solaire prévue à partir des observations», explique Yajie.

«Dans l’une de nos études de cas, nous constatons que le dénouement d’un câble de flux [lignes de champ magnétique hélicoïdales s’enroulant autour d’un axe commun] initie le chauffage à la place», ajoute Hardi. «C’est passionnant de trouver ces variations, et nous sommes impatients de voir quelles informations supplémentaires nos modèles apportent pour nous aider à améliorer nos théories sur les processus derrière le chauffage.»

L’équipe prévient qu’il est très tôt. Ils ont utilisé le modèle pour examiner sept des événements les plus brillants générés dans leur simulation, qui correspondent probablement aux plus grands feux de camp observés par EUI. La clé pour faire avancer l’étude sera des observations conjointes  entre EUI et le spectrographe d’imagerie polarimétrique et héliosismique (PHI) et d’imagerie spectrale de l’environnement coronaire (SPICE) de l’engin spatial une fois que la mission scientifique complète de Solar Orbiter commencera en novembre. PHI révélera le champ magnétique du Soleil et comment il change à la surface, tandis que SPICE mesurera la température et la densité de la couronne.

Travail en équipe

Un aperçu supplémentaire des feux de camp a également été rendu possible en s’associant à l’Observatoire de la dynamique solaire de la NASA, qui est en orbite autour de la Terre, pour trianguler la hauteur des feux de camp dans l’atmosphère solaire.

«À notre grande surprise, les feux de camp sont situés très bas dans l’atmosphère solaire, à seulement quelques milliers de kilomètres au-dessus de la surface solaire, la photosphère», explique David Berghmans, chercheur principal d’EUI. 

«Nous sommes très tôt et nous en apprenons encore beaucoup sur les caractéristiques du feu de camp. Par exemple, même si les feux de camp ressemblent à de petites boucles coronales, leur longueur est en moyenne un peu courte pour leur hauteur, ce qui suggère que nous ne voyons qu’une partie de ces petites boucles. Mais notre analyse préliminaire montre également que les feux de camp ne changent pas vraiment de hauteur au cours de leur vie, ce qui les met à l’écart des caractéristiques de type jet. »

Comprendre les caractéristiques des feux de camp et leur place parmi d’autres phénomènes solaires connus permettra aux scientifiques de plonger plus profondément dans le problème du chauffage par couronne solaire.

«C’est fantastique d’avoir déjà des données aussi prometteuses qui pourraient fournir un aperçu de l’un des plus grands mystères de la physique solaire avant que Solar Orbiter n’ait même commencé sa phase scientifique nominale», déclare Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter de l’ESA. «Notre mission a la chance de s’appuyer sur l’incroyable travail de terrain de ceux qui ont déjà volé, ainsi que sur les théories et les modèles déjà avancés au cours des dernières décennies. Nous sommes impatients de voir quels détails manquants Solar Orbiter – et la communauté solaire travaillant avec nos données – contribueront à résoudre les questions ouvertes dans ce domaine passionnant. »

Solar Orbiter est actuellement en «phase de croisière», axée principalement sur l’étalonnage des instruments, et commencera des observations coordonnées entre sa suite de dix instruments de télédétection et in situ à partir de novembre de cette année.

Solar Orbiter est une mission spatiale de collaboration internationale entre l’ESA et la NASA.

(Source : ESA)

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