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    Derrière les hurlements du vent solaire, des gazouillis silencieux révèlent ses origines

    Crédit :NASA/Naval Research Laboratory/Parker Solar Probe

    Il y a un vent qui émane du soleil, et il ne souffle pas comme un léger sifflement mais comme le cri d'un ouragan.

    Fait d'électrons, protons, et des ions plus lourds, le vent solaire traverse le système solaire à environ 1 million de miles par heure, déferlant sur tout sur son passage. Pourtant à travers le rugissement du vent, La sonde solaire Parker de la NASA peut entendre de petits bips, des grincements, et des bruissements qui laissent entrevoir les origines de ce vent mystérieux et omniprésent. Maintenant, l'équipe du Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, qui a conçu, construit, et gère la sonde solaire Parker pour la NASA, obtient leur première chance d'entendre ces sons, trop.

    "Nous regardons le jeune vent solaire naître autour du soleil, " dit Nour Raouafi, scientifique du projet de mission pour la sonde solaire Parker. "Et c'est complètement différent de ce que nous voyons ici près de la Terre."

    Les scientifiques étudient le vent solaire depuis plus de 60 ans, mais ils sont toujours perplexes sur bon nombre de ses comportements. Par exemple, alors qu'ils savent que cela vient de l'atmosphère extérieure du soleil à un million de degrés appelée la couronne, le vent solaire ne ralentit pas lorsqu'il quitte le soleil, il accélère, et il a une sorte de chauffage interne qui l'empêche de se refroidir lorsqu'il traverse l'espace. Avec une préoccupation croissante quant à la capacité du vent solaire à interférer avec les satellites GPS et à perturber les réseaux électriques sur Terre, il est impératif de mieux le comprendre.

    À peine 17 mois depuis le lancement de la sonde et après trois orbites autour du soleil, Parker Solar Probe n'a pas déçu dans sa mission.

    "Nous nous attendions à faire de grandes découvertes car nous allons en territoire inconnu, ", dit Raouafi. "Ce que nous voyons réellement dépasse tout ce que personne n'imagine."

    Les chercheurs soupçonnaient que les ondes plasma dans le vent solaire pourraient être responsables de certaines des caractéristiques étranges du vent. Tout comme les fluctuations de la pression atmosphérique provoquent des vents qui forcent les vagues sur l'océan, les fluctuations des champs électriques et magnétiques peuvent provoquer des ondes qui roulent à travers des nuages ​​d'électrons, protons, et d'autres particules chargées qui composent le plasma qui s'éloignent du soleil. Les particules peuvent surfer sur ces ondes plasma de la même manière qu'un surfeur surfe sur une vague océanique, les propulser à des vitesses plus élevées.

    "Les ondes plasma jouent certainement un rôle dans le chauffage et l'accélération des particules, ", dit Raouafi. Les scientifiques ne savent tout simplement pas quelle part. C'est là qu'intervient Parker Solar Probe.

    L'instrument FIELDS du vaisseau spatial peut écouter les fluctuations électriques et magnétiques causées par les ondes plasma. Il peut également "entendre" lorsque les ondes et les particules interagissent les unes avec les autres, enregistrer des informations de fréquence et d'amplitude sur ces ondes plasma que les scientifiques peuvent ensuite jouer comme des ondes sonores. Et il en résulte des sons frappants.

    Prendre, par exemple, ondes de mode siffleur. Celles-ci sont causées par des électrons énergétiques jaillissant de la couronne solaire. Ces électrons suivent les lignes de champ magnétique qui s'étendent du soleil jusqu'au bord le plus éloigné du système solaire, tourner autour d'eux comme s'ils montaient sur un carrousel. Lorsque la fréquence d'une onde plasma correspond à la fréquence de rotation de ces électrons, ils s'amplifient mutuellement. Et cela ressemble à une scène de "Star Wars".

    "Certaines théories suggèrent qu'une partie de l'accélération du vent solaire est due à ces électrons qui s'échappent, " dit David Malaspina, membre de l'équipe FIELDS et professeur assistant à l'Université du Colorado, Rocher, et le Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale. Il ajoute que les électrons pourraient également être un indice essentiel pour comprendre un processus qui chauffe le vent solaire.

    Il y a un vent qui émane du Soleil. Il ne souffle pas comme un sifflement doux mais comme le cri d'un ouragan. Fait d'électrons, protons et ions plus lourds, le vent solaire traverse le système solaire à environ 1 million de mph (1,6 million de km/h), déferlant sur tout sur son passage. Pourtant à travers le rugissement du vent, La sonde solaire Parker de la NASA entend les petits bips, des grincements et des bruissements qui laissent entrevoir l'origine de ce vent mystérieux et omniprésent. L'instrument FIELDS du vaisseau spatial peut écouter les fluctuations électriques et magnétiques causées par les ondes plasma. Le Parker Solar Probe peut « entendre » lorsque les ondes et les particules interagissent les unes avec les autres, enregistrer des informations de fréquence et d'amplitude sur ces ondes plasma que les scientifiques pourraient ensuite jouer comme des ondes sonores. Et il en résulte des sons frappants. Crédit :JHU Laboratoire de physique appliquée

    "Nous pouvons utiliser les observations de ces ondes pour revenir en arrière et sonder la source de ces électrons dans la couronne, " dit Malaspina.

    Un autre exemple sont les ondes dispersives, qui passent rapidement d'une fréquence à une autre lorsqu'ils se déplacent dans le vent solaire. Ces décalages créent une sorte de "bip" qui ressemble à du vent se précipitant sur un microphone. Ils sont rares près de la Terre, les chercheurs pensaient donc qu'ils étaient sans importance. Mais plus près du soleil, les scientifiques ont découvert, ces vagues sont partout.

    "Ces vagues n'ont jamais été détectées dans le vent solaire auparavant, du moins pas en grand nombre, ", explique Malaspina. "Personne ne sait ce qui cause ces vagues de gazouillis ou ce qu'elles font pour chauffer et accélérer le vent solaire. C'est ce que nous allons déterminer. Je pense que c'est incroyablement excitant."

    Raouafi a commenté que voir toute cette activité de vagues très près du soleil est la raison pour laquelle cette mission est si critique. "Nous voyons du nouveau, les premiers comportements du plasma solaire que nous n'avons pas pu observer ici sur Terre, et nous voyons que l'énergie transportée par les vagues se dissipe quelque part en cours de route, pour chauffer et accélérer le plasma."

    Mais ce ne sont pas seulement les ondes plasma que Parker Solar Probe a entendues. Tout en fonçant à travers un nuage de poussière microscopique, les instruments du vaisseau spatial ont également capturé un son ressemblant à une vieille télé statique. Ce son de type statique est en fait des centaines d'impacts microscopiques qui se produisent chaque jour :la poussière d'astéroïdes déchirés par la gravité et la chaleur du soleil et des particules arrachées aux comètes frappent le vaisseau spatial à des vitesses proches de 400 000 km/h. Alors que Parker Solar Probe traverse ce nuage de poussière, le vaisseau spatial ne se contente pas de s'écraser sur ces particules, il les efface. Les atomes de chaque grain éclatent en électrons, protons, et d'autres ions dans une mini bouffée de plasma que l'instrument FIELDS peut "entendre".

    Chaque collision, cependant, ébrèche également un tout petit peu du vaisseau spatial.

    « Il était bien entendu que cela arriverait, " dit Malaspina. " Ce qui n'a pas été compris, c'est la quantité de poussière qui allait être là. "

    Les ingénieurs de l'APL ont utilisé des modèles et des observations à distance pour estimer la gravité de la situation de la poussière bien avant le lancement du vaisseau spatial. Mais dans ce territoire inexploré, le nombre avait forcément une certaine marge d'erreur.

    James Kinnison, l'ingénieur système de la mission Parker Solar Probe chez APL, dit que cette différence de densité de poussière n'est qu'une raison de plus pour laquelle la proximité de la sonde avec le soleil est si utile.

    "Nous avons protégé presque tout de la poussière, " dit Kinnison. Et bien que la poussière soit plus dense que prévu, rien n'indique pour le moment que les impacts de poussière soient une préoccupation pour la mission, il ajoute.

    Parker Solar Probe devrait effectuer 21 autres orbites autour du soleil, utilisant cinq survols de Vénus pour se propulser de plus en plus près de l'étoile. Les chercheurs auront l'opportunité de mieux comprendre comment ces ondes plasma modifient leur comportement et de construire une image évolutive plus complète du vent solaire.


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