Vers la fin 2017, une nouvelle région massive de champ magnétique a éclaté à la surface du Soleil à côté d'une tache solaire existante. La puissante collision de l'énergie magnétique a produit une série d'éruptions solaires puissantes, provoquant des conditions météorologiques spatiales turbulentes sur Terre. Ce sont les premières fusées éclairantes à être capturées, dans leur progression à chaque instant, par le radiotélescope EOVSA (Expanded Owens Valley Solar Array) du NJIT qui a récemment ouvert ses portes.

Dans une recherche publiée dans la revue Science , les scientifiques solaires qui ont enregistré ces images ont localisé pour la première fois exactement quand et où l'explosion a libéré l'énergie qui a chauffé le plasma crachant à des énergies équivalentes à 1 milliard de degrés de température.

Avec des données collectées dans le spectre des micro-ondes, ils ont pu fournir des mesures quantitatives de l'intensité du champ magnétique en évolution directement après l'allumage de la fusée et ont suivi sa conversion en d'autres formes d'énergie - cinétique, thermique et superthermique - qui alimentent le voyage explosif de 5 minutes de la fusée à travers la couronne.

À ce jour, ces changements dans le champ magnétique de la couronne lors d'une éruption ou d'une autre éruption à grande échelle n'ont été quantifiés qu'indirectement, à partir d'extrapolations, par exemple, du champ magnétique mesuré au niveau de la photosphère, la couche superficielle du Soleil vue en lumière blanche. Ces extrapolations ne permettent pas des mesures précises des changements locaux dynamiques du champ magnétique aux emplacements et à des échelles de temps suffisamment courtes pour caractériser le dégagement d'énergie de l'éruption.

"Nous avons pu localiser l'emplacement le plus critique de la libération d'énergie magnétique dans la couronne, " a déclaré Gregory Fleishman, éminent professeur de recherche en physique au Center for Solar-Terrestrial Research du NJIT et auteur de l'article. "Ce sont les premières images qui capturent la microphysique d'une éruption - la chaîne détaillée de processus qui se produisent à de petites échelles spatiales et temporelles qui permettent la conversion d'énergie."

En mesurant la baisse de l'énergie magnétique, et la force simultanée du champ électrique dans la région, ils sont capables de montrer que les deux concordent avec la loi de conservation de l'énergie sont ainsi capables de quantifier l'accélération des particules qui alimente l'éruption solaire, y compris l'éruption associée et l'échauffement du plasma.

Ces processus fondamentaux sont les mêmes que ceux qui se produisent dans les sources astrophysiques les plus puissantes, y compris les sursauts gamma, ainsi que dans des expériences de laboratoire d'intérêt à la fois pour la recherche fondamentale et la génération d'énergie de fusion pratique.

Avec 13 antennes fonctionnant ensemble, EOVSA prend des photos à des centaines de fréquences dans la gamme 1-18 GHz, y compris optique, ultra-violet, Rayons X et longueurs d'onde radio, en une seconde. Cette capacité accrue à scruter la mécanique des éruptions ouvre de nouvelles voies pour enquêter sur les éruptions les plus puissantes de notre système solaire, qui sont allumés par la reconnexion des lignes de champ magnétique à la surface du Soleil et alimentés par l'énergie stockée dans sa couronne.

"L'émission de micro-ondes est le seul mécanisme qui est sensible à l'environnement du champ magnétique coronal, donc l'unique, les observations spectrales hyperfréquences EOVSA à haute cadence sont la clé pour permettre cette découverte de changements rapides dans le champ magnétique, " a noté Dale Gary, un éminent professeur de physique au NJIT, Directeur d'EOVSA et co-auteur de l'article. "La mesure est possible parce que les électrons à haute énergie voyageant dans le champ magnétique coronal émettent principalement leur rayonnement magnétique sensible dans la gamme des micro-ondes."

Avant les observations d'EOVSA, il n'y avait aucun moyen de voir la vaste région de l'espace sur laquelle les particules à haute énergie sont accélérées et deviennent ensuite disponibles pour une accélération supplémentaire par les puissantes ondes de choc entraînées par l'éruption de la torche, lequel, s'il est dirigé vers la Terre, peut détruire des vaisseaux spatiaux et mettre en danger les astronautes.

« La connexion des particules accélérées par la torche à celles accélérées par les chocs est un élément important dans notre compréhension des événements bénins et de ceux qui constituent une menace sérieuse, " dit Gary.

Un peu plus de deux ans après le début de l'exploitation du réseau étendu, il génère automatiquement des images micro-ondes du Soleil et les met à disposition de la communauté scientifique au quotidien. Au fur et à mesure que l'activité solaire augmente au cours du cycle solaire de 11 ans, ils serviront à fournir les premiers magnétogrammes coronaux quotidiens, cartes de l'intensité du champ magnétique 1, 500 miles au-dessus de la surface du Soleil.