Les sursauts de type III sont parmi les signaux radio les plus puissants observés régulièrement par les instruments spatiaux et au sol. Ils sont générés via le mécanisme d'émission de plasma, lorsque des faisceaux d'électrons suprathermiques interagissent avec le plasma ambiant, déclencher des émissions radio à la fréquence plasma (l'émission fondamentale) ou à son deuxième harmonique (l'émission harmonique). Comme les faisceaux d'électrons se propagent vers l'extérieur du soleil, des émissions radio sont générées à des fréquences progressivement plus basses correspondant à une densité de plasma de vent solaire ambiante décroissante. Les salves de type III peuvent être détectées simultanément sur une large plage de longitudes, et leurs sources radio se situent à des distances radiales considérablement plus grandes que celles prédites par les modèles de densité électronique.

Ces propriétés obscures sont souvent attribuées à la diffusion des ondes radio par des inhomogénéités de densité électronique. Le vaisseau spatial Parker Solar Probe (PSP), lancé en août 2018, est un projet de la NASA pour sonder la couronne extérieure du soleil. Son objectif scientifique principal est de déterminer la structure et la dynamique du champ magnétique coronal du soleil, comprendre comment la couronne solaire et le vent solaire sont chauffés et accélérés, et déterminer quels processus sont responsables des particules énergétiques solaires. Une nouvelle étude rend compte d'une étude statistique des temps de décroissance des salves de type III et des mesures des fluctuations de densité in situ.

Les chercheurs ont analysé un grand nombre de sursauts de type III observés par PSP durant le périhélie n°2 afin de retrouver statistiquement leurs temps de décroissance exponentielle en fonction de la fréquence (Figure 1a). Au cours de cette période, les distances radiales du soleil variaient de 35,7 à 53,8 rayons solaires. Krupar et al. (2018) ont effectué une analyse similaire de 152 sursauts de type III entre 125 kHz et 1 MHz observés par la sonde STEREO située à 1 au. L'indice spectral obtenu est environ deux fois plus petit que pour la PSP.

Les chercheurs notent qu'une fréquence plasma de 1 MHz - où la pente change entre STEREO et PSP - correspond à une distance radiale de huit rayons solaires, où la vitesse du vent solaire dépasse typiquement la vitesse d'Alfvén, et le vent solaire devient super-Alfvénic. Il n'est donc pas surprenant que les propriétés des salves de type III changent autour d'une fréquence de 1 MHz lorsque le plasma de fond change de manière significative. Les scientifiques notent que les sursauts de type III présentent également un maximum de densité spectrale de puissance à 1 MHz.

Ils ont mis en œuvre une technique de simulation Monte Carlo pour étudier le rôle de la diffusion sur les temps de décroissance. Dès les heures d'arrivée, ils ont calculé les temps de décroissance et les ont comparés à ceux observés par PSP. Les résultats suggèrent que la décroissance exponentielle de la densité spectrale de puissance observée peut être expliquée par la diffusion du signal radio par des inhomogénéités de densité dans le vent solaire. Les fluctuations relatives de la densité électronique étaient de 0,09 à 0,22 à la longueur effective de l'échelle de turbulence (figure b).

En résumé, les temps de décroissance des salves de type III entre 1 et 10 MHz sont statistiquement plus longs que prévu sur la base d'observations antérieures à des fréquences plus basses. Ceci peut s'expliquer soit par des paramètres de plasma ambiants différents au-dessus du point d'Alfvén, ou parce que la composante harmonique supérieure à 1 MHz a été de préférence observée. Si ce dernier est vrai, les variations des temps de décroissance exponentielle peuvent être utilisées pour distinguer les composantes fondamentales et harmoniques au sein d'une même salve de type III. En comparant les observations PSP et les simulations Monte Carlo, les chercheurs ont prédit des fluctuations de densité relative à des distances radiales comprises entre 2,5 et 14 rayons solaires allant de 0,22 à 0,09.