Parker Solar Probe et Solar Orbiter s’associent pour résoudre un mystère solaire vieux de 65 ans

De nouvelles mesures innovantes effectuées par le vaisseau spatial Solar Orbiter et la sonde Parker Solar rapprochent les scientifiques de la résolution des mystères de longue date entourant le soleil. Étonnamment, l’atmosphère de notre étoile hôte, ou couronne, est beaucoup plus chaude que la surface du soleil, même si elle est éloignée de la source de chaleur du soleil – et c’est une énigme qui préoccupe les physiciens depuis environ 65 ans.

La collaboration de ces deux instruments a été rendue possible lorsque le Solar Orbiter exploité par l’Agence spatiale européenne (ESA) a réalisé une gymnastique spatiale. Cette manœuvre permet au vaisseau spatial d’observer le soleil et la sonde solaire Parker de la NASA en même temps. En fin de compte, cela a permis des observations solaires simultanées entre les deux, qui ont montré ensemble que les turbulences ont probablement réchauffé la couronne solaire à des températures incroyables.

“La possibilité d’utiliser Solar Orbiter et Parker Solar Probe ouvre vraiment une nouvelle dimension à cette recherche”, a déclaré Gary Zank, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Université d’Alabama à Huntsville. a déclaré dans un communiqué.

Cette collaboration pourrait enfin résoudre ce que l’on appelle le « mystère du chauffage coronal », qui tourne autour de la différence de chaleur entre la couronne, constituée d’un gaz mince et faiblement chargé électriquement appelé plasma, et la surface du soleil, ou photosphère.

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Quel est le mystère du chauffage coronaire ?

La couronne peut atteindre des températures de 1,8 million de degrés Fahrenheit (1 000 000 degrés Celsius), tandis que 1 000 milles plus bas, la photosphère n’atteint que des températures d’environ 10 800 degrés Fahrenheit (6 000 degrés Celsius).

C’est un fait troublant car le noyau du soleil, où se produit la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium, est la source de la majeure partie de la chaleur solaire. C’est comme si l’air à environ un pied au-dessus d’un feu de camp était plus chaud que l’air à un pouce du feu.

La différence de chaleur signifie également qu’il doit y avoir un autre mécanisme de chauffage qui joue un rôle direct dans la couronne. Jusqu’à présent, le mécanisme a échappé aux scientifiques, mais les turbulences dans l’atmosphère solaire qui réchauffent considérablement le plasma coronal ont longtemps été considérées comme une explication plausible. Cependant, cette hypothèse est impossible à étudier avec les données d’un seul vaisseau spatial.

Les satellites peuvent sonder le soleil de deux manières : ils peuvent prendre des mesures personnelles et de près, comme le fait la Parker Solar Probe de la NASA, ou ils peuvent mener des sondes plus lointaines comme le Solar Orbiter. Le Solar Orbiter a étudié la couronne à une distance d’environ 26 millions de miles (42 millions de kilomètres) du soleil, tandis que la Parker Solar Probe a défié le plasma chaud du soleil alors qu’il passait à environ 4 millions de miles (6,4 millions de km) de la surface du soleil. .

Il existe cependant un compromis entre les deux approches.

La télédétection permet d’observer de nombreux détails sur le Soleil, mais il est difficile d’observer l’influence de la physique sur le plasma coronal. D’un autre côté, les observations sur le terrain peuvent mesurer le plasma de manière plus détaillée, mais ont tendance à passer à côté d’une vue d’ensemble du soleil.

Cela signifie que la combinaison de mesures à grande échelle des événements solaires prises par Solar Orbiter avec des observations détaillées des mêmes phénomènes réalisées par Parker Solar Probe peut nous donner une image complète du soleil dans tous ses détails complexes – la meilleure de toutes. les deux mondes.

Mais ce n’est pas aussi simple qu’il y paraît. Pour faciliter cette collaboration, la sonde solaire Parker doit être à portée de vue de l’un des instruments de Solar Orbiter alors qu’ils observent le soleil depuis leurs positions relatives.

Comment les scientifiques ont réalisé le « meilleur des deux mondes » qui pourrait potentiellement résoudre les mystères du soleil

Une équipe d’astronomes, dont Daniele Telloni, chercheur à l’Institut national italien d’astrophysique (INAF), a découvert que d’ici le 1er juin 2022, les deux observatoires solaires seront à proximité immédiate de la configuration orbitale souhaitée pour s’engager dans une telle coopération.

Parce que Solar Orbiter regardera le soleil, la sonde solaire Parker sera sur le côté, à peine visible pour l’instrument Metis du vaisseau spatial de l’ESA – un dispositif appelé « coronagraphe » qui bloque la lumière du soleil. photosphère pour l’imagerie de la couronne et est idéale pour les observations à distance à grande échelle.

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Pour aligner parfaitement les deux vaisseaux spatiaux et rendre la sonde solaire Parker visible depuis Metis, le Solar Orbiter a effectué un virage à 45 degrés puis s’est dirigé légèrement loin du soleil.

Les données collectées à la suite de manœuvres planifiées approuvées par l’équipe d’exploitation du vaisseau spatial se sont concrétisées, révélant des turbulences qui pourraient effectivement transférer de l’énergie d’une manière que les physiciens solaires prévoyaient théoriquement, provoquerait un échauffement coronaire.

La turbulence entraîne un réchauffement coronaire d’une manière similaire à ce qui se produit lorsque le café est brassé sur Terre. L’énergie est transférée à une plus petite échelle par le biais de mouvements aléatoires dans des fluides ou des gaz – café et plasma – et cela convertit cette énergie en chaleur. Dans le cas de la couronne, le plasma est magnétisé, ce qui signifie que l’énergie magnétique stockée peut également être convertie en chaleur.

Le transfert d’énergie magnétique et mobile ou cinétique des échelles plus grandes vers les plus petites est au cœur de cette turbulence, et aux plus petites échelles, ces fluctuations permettent aux fluctuations d’interagir avec des particules individuelles, principalement des protons chargés positivement, et de les chauffer.

Mais cela ne signifie pas que le mystère de l’échauffement coronaire soit une « affaire close ». Les scientifiques du système solaire doivent encore confirmer les mécanismes démontrés par ces résultats et la collaboration entre Parker Solar Probe et Solar Orbiter.

«C’est la première recherche scientifique. Ce travail représente une avancée significative dans la résolution du problème du chauffage coronal », a déclaré Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter.

Les recherches de l’équipe ont été publiées jeudi 14 septembre dans la revue Astrophysical Journal Letters.