Images haute résolution de la couronne solaire. Les panneaux supérieurs montrent la lumière visible (couleur inversée), tandis que les panneaux inférieurs montrent la forme du champ magnétique. Détails fins, quantifié pour la première fois, sont visibles dans toute la couronne. Crédit :B. Boe/IfA
Alors que le monde fait face à la pandémie de coronavirus, des chercheurs de l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawai'i (IfA) ont travaillé dur pour étudier la couronne solaire, l'atmosphère la plus externe du soleil qui s'étend dans l'espace interplanétaire. Ce flux de particules chargées rayonnant de la surface du soleil s'appelle le vent solaire et se dilate pour remplir tout le système solaire.
Les propriétés de la couronne solaire sont une conséquence du champ magnétique complexe du soleil, qui est produit à l'intérieur solaire et s'étend vers l'extérieur. Une nouvelle étude de Benjamin Boe, étudiant diplômé de l'IfA, publié mercredi, le 3 juin dans le Journal d'astrophysique , utilisé des observations d'éclipse solaire totale pour mesurer la forme du champ magnétique coronal avec une résolution spatiale plus élevée et sur une zone plus vaste que jamais.
La couronne est plus facilement visible lors d'une éclipse solaire totale - lorsque la lune est directement entre la Terre et le soleil, bloquant la surface brillante du soleil. Les avancées technologiques significatives des dernières décennies ont déplacé une grande partie de l'attention vers les observations spatiales à des longueurs d'onde de la lumière non accessibles depuis le sol, ou aux grands télescopes au sol tels que le télescope solaire Daniel K. Inouye à Maui. Malgré ces avancées, certains aspects de la couronne ne peuvent être étudiés que pendant les éclipses solaires totales.
C'est pourquoi le conseiller de Boe et expert en recherche coronale, Shadia Habbal, a dirigé un groupe de chasseurs d'éclipses faisant des observations scientifiques pendant les éclipses solaires pendant plus de 20 ans. Les soi-disant "sherpas des vents solaires" parcourent le globe à la poursuite des éclipses solaires totales, le transport d'instruments scientifiques sensibles dans des avions, hélicoptères, voitures, et même des chevaux pour atteindre les emplacements optimaux. Ces observations d'éclipses solaires ont conduit à des percées dans la révélation de certains des secrets des processus physiques définissant la couronne.
"La couronne est observée avec des éclipses solaires totales depuis plus d'un siècle, mais jamais auparavant les images d'éclipses n'avaient été utilisées pour quantifier la structure de son champ magnétique, " a expliqué Boe, "Je savais qu'il serait possible d'extraire beaucoup plus d'informations en appliquant des techniques modernes de traitement d'images aux données d'éclipse solaire." Boe a tracé le modèle de la distribution des lignes de champ magnétique dans la couronne, en utilisant une méthode de traçage automatique appliquée aux images de la couronne prises lors de 14 éclipses au cours des deux dernières décennies. Ces données ont permis d'étudier les changements de la couronne au cours de deux cycles magnétiques solaires de 11 ans.
Boe a découvert que le motif des lignes de champ magnétique coronal est très structuré, avec des structures vues à des échelles de taille jusqu'à la limite de résolution des caméras utilisées pour les observations. Il a également vu le modèle changer avec le temps. Pour quantifier ces changements, Boe a mesuré l'angle du champ magnétique par rapport à la surface du soleil.
Série chronologique montrant l'évolution du champ magnétique coronal du soleil. Crédit :B. Boe/IfA
Pendant les périodes d'activité solaire minimale, le champ de la couronne émanait presque directement du soleil près de l'équateur et des pôles, alors qu'il est sorti sous divers angles aux latitudes moyennes. Pendant le maximum d'activité solaire, d'autre part, le champ magnétique coronal était beaucoup moins organisé et plus radial.
"Nous savions qu'il y aurait des changements au cours du cycle solaire, " remarqua Boe, "mais nous ne nous attendions pas à ce que le champ coronal soit étendu et structuré. Les futurs modèles devront expliquer ces caractéristiques afin de bien comprendre le champ magnétique coronal."
Ces résultats remettent en cause les hypothèses actuelles utilisées dans la modélisation coronale, qui supposent souvent que le champ magnétique coronal est radial au-delà de 2,5 rayons solaires. Au lieu, ce travail a révélé que le champ coronal était souvent non radial à au moins quatre rayons solaires.
Ce travail a d'autres implications dans d'autres domaines de la recherche solaire, y compris la formation du vent solaire, qui impacte le champ magnétique terrestre et peut avoir des effets sur le sol, telles que les pannes de courant.
"Ces résultats sont d'un intérêt particulier pour la formation du vent solaire. Cela indique que les principales idées sur la façon de modéliser la formation du vent solaire ne sont pas complètes, et ainsi notre capacité à prédire et à nous défendre contre la météo spatiale peut être améliorée, " dit Boé.
L'équipe planifie déjà ses prochaines expéditions éclipse, avec le prochain prévu pour l'Amérique du Sud en décembre de cette année.
Les résultats sont publiés dans le numéro du 3 juin du Journal d'astrophysique , et sont également disponibles sous forme de préimpression sur ArXiv.
