L'Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de la sonde spatiale Solar Orbiter de l'ESA a pris ces images le 30 mai 2020. Elles montrent l'apparence du soleil à une longueur d'onde de 17 nanomètres, qui se situe dans l'extrême ultraviolet du spectre électromagnétique. Les images à cette longueur d'onde révèlent la haute atmosphère du soleil, la couronne, avec une température d'environ un million de degrés. Crédit :[moins] Solar Orbiter/Equipe EUI (ESA &NASA) ; CSL, SAI, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL
Quelques mois seulement après son lancement, Le Solar Orbiter de l'ESA a capturé des images du soleil à une distance auparavant inaccessible. Entre autres, ces images révèlent des structures dans l'atmosphère du soleil qui pourraient éventuellement être interprétées comme des nanoflares, de très petites rafales de rayonnement. Les images des six instruments de télédétection publiées aujourd'hui ont été prises dans les jours avant et après le 15 juin, lorsque le vaisseau spatial a atteint le point le plus proche du soleil sur son orbite actuelle. Seulement 77 millions de kilomètres séparaient la sonde de notre étoile. Bien que cette première phase de mission soit principalement destinée à la mise en service des instruments, les données fournissent déjà des preuves impressionnantes de la vue unique et complète du soleil par Solar Orbiter, des champs magnétiques à la surface aux particules qui se jettent dans l'espace. L'Institut Max Planck de recherche sur le système solaire (MPS) en Allemagne est un partenaire important de la mission et est fortement impliqué dans quatre des instruments.
L'un de ces instruments est l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI), auquel le MPS a contribué l'un des trois télescopes. L'instrument examine différentes couches de la couronne, le chaud, atmosphère extérieure du soleil, qui émet principalement de la lumière ultraviolette. Étant donné que la lumière ultraviolette est en grande partie absorbée dans l'atmosphère terrestre, il n'est même pas disponible pour les télescopes solaires les plus puissants et les plus grands de la Terre. Par conséquent, EUI offre déjà la vue la plus nette de cette région solaire.
Dans la lumière ultraviolette particulièrement courte, Les images EUI montrent de petites, des points lumineux, à peine plus de 700 kilomètres de diamètre. Les scientifiques pensent qu'il est possible qu'il s'agisse de ce qu'on appelle des nanoflares, des versions beaucoup plus petites des énormes sursauts de rayonnement de notre étoile, qui s'étendent loin dans l'espace et peuvent avoir un impact même sur la Terre. "Dans les images prises par d'autres sondes spatiales, nous avons déjà vu les plus grandes de ces nanoflares", Dr Udo Schühle, scientifique MPS, Co-chercheur principal de l'IUE, explique. Cependant, les scientifiques sont maintenant surpris de la fréquence à laquelle ce phénomène semble se produire. "Apparemment, la couronne est pleine de si petites fusées éclairantes, " dit Schühle.
Ces images solaires ont été produites par l'imageur haute résolution, HRI
Pour cette raison même, les nanoflares pourraient offrir une explication aux températures mystérieusement élevées dans la couronne. A un million de degrés, ils sont 200 fois plus élevés que ceux de la photosphère ci-dessous. Afin de comprendre ce qui cause les nanoflares et comment ils alimentent la couronne en énergie, il est nécessaire de regarder dans des couches plus profondes. Des traces des points lumineux peuvent également être trouvées dans les images EUI de la couronne inférieure. Cette région est imagée par l'un des télescopes haute résolution de l'EUI, qui a été développé et construit à MPS.
Mais comment ces phénomènes surviennent-ils ? Quels processus à la surface du soleil sont responsables ? Et quel rôle jouent les champs magnétiques de notre étoile ? Répondre à de telles questions est la force de Solar Orbiter. Six instruments d'imagerie avec un total de dix télescopes examinent différentes couches du soleil, de la surface visible, à travers la photosphère et la couronne, à la zone de transition entre l'atmosphère solaire et l'héliosphère interne. Quatre autres instruments, les instruments dits in-situ, mesurer le vent solaire à l'emplacement de l'engin spatial. Plus que toute autre mission auparavant, Solar Orbiter est capable de corréler toutes ces régions et phénomènes entre eux, offrant ainsi une vue unique et complète du soleil dans son ensemble.
L'imageur polarimétrique et héliosismique (PHI) développé et construit à MPS regarde la surface du soleil. "Les structures magnétiques à la surface du soleil révélées par PHI sont la force motrice de tous les processus observés par Solar Orbiter dans les couches solaires externes, " déclare le directeur du MPS, le professeur Dr. Sami K. Solanki, Chercheur principal PHI. De la force et de la direction des champs magnétiques à la surface solaire, les chercheurs peuvent calculer comment les champs magnétiques continuent dans les couches externes du soleil. Des premiers calculs de ce type sont déjà disponibles et peuvent aider à expliquer les processus observés dans la photosphère et la couronne.
Images de l'imageur polarimétrique et héliosismique (PHI). La colonne de gauche montre le soleil en lumière visible. En haut :cette image a été prise le 18 juin 2020 et montre l'intégralité du disque solaire. Comme le soleil est actuellement plutôt inactif, aucune tache solaire n'est visible. Ci-dessous, un gros plan pris par le télescope haute résolution PHI du 28 mai 2020. La zone a une taille d'environ 200 000 km x 200 000 km et est située au centre du soleil. L'image montre le motif de granulation du soleil créé par le mouvement du plasma chaud sous la surface visible du soleil. La colonne du milieu montre les champs magnétiques du soleil. La colonne de droite montre la vitesse à laquelle le plasma solaire se rapproche ou s'éloigne de l'observateur. Le passage du bleu au rouge dans les images peut s'expliquer par la rotation du soleil. Crédit :Solar Orbiter/Équipe PHI/ESA &NASA
Les images PHI montrent également une région active à la surface du soleil. Ces régions étroitement voisines de polarisation magnétique opposée sont souvent le point de départ des taches solaires. Contrairement à la plupart des sondes solaires dans l'espace qui regardent le soleil depuis un endroit proche de la Terre, Solar Orbiter avait déjà une toute nouvelle perspective à cette époque. Environ 70 degrés séparaient la sonde de la ligne de mire entre le soleil et la Terre. "Depuis la terre, cette région active n'était pas visible, " dit Solanki.
Malgré ces premiers résultats et succès, les images actuelles ne font pas encore partie de la campagne de mesures scientifiques de Solar Orbiter. Pour les instruments de télédétection, cela ne commencera qu'en 2022 à une distance beaucoup plus courte du soleil. « Au cours des dernières semaines, l'objectif principal a été de tester le comportement de nos instruments dans des conditions spatiales réelles, " explique le Dr Johann Hirzberger, Scientifique des opérations PHI. En plus des PHI et EUI, les deux autres instruments avec la participation du MPS ont également fait leurs preuves. Le Spectral Imager of the Coronal Environment (SPICE) et le Coronagraph Metis examinent également le chaud, enveloppe extérieure du soleil et fournir d'autres pièces du puzzle à l'image globale.
"SPICE scanne la couronne pièce par pièce et décompose la lumière ultraviolette capturée en ses longueurs d'onde individuelles, " explique le professeur Dr. Hardi Peter, scientifique de MPS, Co-chercheur principal de SPICE. Cela permet de tirer des conclusions sur l'abondance de certains éléments dans la couronne. Ces enquêtes, trop, montrer la force de Solar Orbiter. L'instrument in-situ Solar Wind Analyzer (SWA) analyse la fréquence des mêmes éléments dans le vent solaire. "Cela nous permet de comprendre ce qui arrive aux particules sur leur chemin de la couronne vers l'espace, " dit Pierre.
Images prises par PHI. L'image en haut à gauche a été prise le 18 juin 2020 à l'aide du télescope à disque complet PHI. Il montre le soleil tel qu'il apparaîtrait à l'œil nu. Actuellement, notre étoile la plus proche est magnétiquement silencieuse, ce qui signifie qu'il n'y a pas de taches solaires visibles. Cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas de champs magnétiques traversant la surface solaire et l'atmosphère. L'image en bas à gauche a été prise le 28 mai 2020 avec le PHI, Télescope haute résolution. C'est un magnétogramme qui couvre une superficie d'environ 200 000 km x 200 000 km à la surface solaire. Les petites structures observées sont des régions magnétiques de polarités nord et sud, dont certains ont des tailles de quelques 1000 km. L'image en bas à droite montre une extrapolation des lignes de champ magnétique émanant des structures magnétiques dans la haute atmosphère solaire, que les images du télescope EUI. L'image en haut à droite montre l'apparence visible de cette tache à la surface du soleil. Le motif de granulation représente les flux ascendants et descendants de chaud, gaz chargé électriquement, connu sous le nom de plasma, qui se produit sous la surface visible du soleil. Crédit :Solar Orbiter/Équipe PHI/ESA &NASA
Le coronographe Métis rend visible la région de transition entre la couronne et l'héliosphère interne. Contrairement à d'autres coronographes dans l'espace, l'instrument génère les images correspondantes en quelques minutes et peut ainsi révéler également des processus dynamiques. "Notre résolution spatiale dépasse déjà celle des autres coronographes dans l'espace, " dit le scientifique de MPS, le Dr Luca Teriaca, Co-chercheur principal métis.
Tous les instruments sont actuellement témoins d'un soleil très calme. Ce n'est que dans les prochaines années, quand notre étoile aura passé par son minimum d'activité actuel, devrait-il redevenir plus dynamique. Les instruments de télédétection de Solar Orbiter commenceront alors leur campagne scientifique et auront alors une vue unique sur le feu d'artifice solaire.
