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    La NASA explore le vent solaire avec une nouvelle vue des petites structures solaires

    Les scientifiques ont utilisé le traitement d'images sur des images haute résolution du Soleil pour révéler des «plumes» distincts au sein de structures sur le Soleil appelées panaches solaires. Le disque solaire complet et le côté gauche de l'image en médaillon ont été capturés par l'observatoire de la dynamique solaire de la NASA dans une longueur d'onde de lumière ultraviolette extrême et traités pour réduire le bruit. Le côté droit de l'encart a été traité pour améliorer les petites caractéristiques des images, révélant les bords des plumelets en détail clair. Ces panaches pourraient aider les scientifiques à comprendre comment et pourquoi les perturbations du vent solaire se forment. Crédits :NASA/SDO/Uritsky, et al

    Les scientifiques ont combiné les données de la NASA et le traitement d'images de pointe pour mieux comprendre les structures solaires qui créent le flux solaire du vent solaire à grande vitesse, détaillé dans une nouvelle recherche publiée aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique. Ce premier regard sur des fonctionnalités relativement petites, surnommé "plumelets, " pourrait aider les scientifiques à comprendre comment et pourquoi des perturbations se forment dans le vent solaire.

    L'influence magnétique du Soleil s'étend sur des milliards de kilomètres, bien au-delà de l'orbite de Pluton et des planètes, défini par une force motrice :le vent solaire. Ce flux constant de matière solaire transporte le champ magnétique du Soleil dans l'espace, où il façonne les environnements autour de la Terre, d'autres mondes, et dans les confins de l'espace lointain. Les changements dans le vent solaire peuvent créer des effets météorologiques spatiaux qui influencent non seulement les planètes, mais aussi des explorateurs humains et robotiques dans tout le système solaire - et ce travail suggère que relativement petit, des caractéristiques inexplorées à proximité de la surface du Soleil pourraient jouer un rôle crucial dans les caractéristiques du vent solaire.

    "Cela montre l'importance des structures et des processus à petite échelle sur le Soleil pour comprendre le système de vent solaire et de météorologie spatiale à grande échelle, " a déclaré Vadim Ouritsky, un scientifique solaire à l'Université catholique d'Amérique et au Goddard Space Flight Center de la NASA, qui a dirigé l'étude.

    Comme tout matériau solaire, qui est composé d'un type de gaz ionisé appelé plasma, le vent solaire est contrôlé par des forces magnétiques. Et les forces magnétiques dans l'atmosphère du Soleil sont particulièrement complexes :la surface solaire est traversée par une combinaison en constante évolution de boucles fermées de champ magnétique et de lignes de champ magnétique ouvertes qui s'étendent dans le système solaire.

    C'est le long de ces lignes de champ magnétique ouvertes que le vent solaire s'échappe du Soleil vers l'espace. Les zones de champ magnétique ouvert sur le Soleil peuvent créer des trous coronaux, des taches de densité relativement faible qui apparaissent comme des taches sombres dans certaines vues ultraviolettes du Soleil. Souvent, incrustés dans ces trous coronaux se trouvent des geysers de matière solaire qui s'écoulent du Soleil pendant des jours d'affilée, appelés panaches. Ces panaches solaires apparaissent brillants dans les vues ultraviolettes extrêmes du Soleil, les rendant facilement visibles pour les observatoires comme le satellite Solar Dynamics Observatory de la NASA et d'autres engins et instruments spatiaux. En tant que régions de matériau solaire particulièrement dense en champ magnétique ouvert, les panaches jouent un rôle important dans la création du vent solaire à grande vitesse, ce qui signifie que leurs attributs peuvent façonner les caractéristiques du vent solaire lui-même.

    À l'aide d'observations à haute résolution du satellite Solar Dynamics Observatory de la NASA, ou SDO, ainsi qu'une technique de traitement d'image développée pour ce travail, Uritsky et ses collaborateurs ont découvert que ces panaches sont en fait constitués de brins de matière beaucoup plus petits, qu'ils appellent plumelets. Alors que la totalité du panache s'étend sur environ 70, 000 miles dans les images de SDO, la largeur de chaque brin de plumelet n'est que de quelques milliers de milles de diamètre, allant d'environ 2, 300 miles au plus petit à environ 4, 500 milles de largeur pour les panaches les plus larges observés.

    Bien que des travaux antérieurs aient fait allusion à la structure des panaches solaires, c'est la première fois que les scientifiques observent des panaches très nets. Les techniques utilisées pour traiter les images ont réduit le "bruit" dans les images solaires, créant une vue plus nette qui a révélé les plumelets et leurs changements subtils dans les moindres détails.

    Leur travail, focalisé sur un panache solaire observé les 2-3 juillet, 2016, montre que la luminosité du panache provient presque entièrement des panaches individuels, sans trop de flou supplémentaire entre les structures. Cela suggère que les panaches sont plus qu'une simple caractéristique au sein du système plus large d'un panache, mais plutôt les blocs de construction dont les panaches sont faits.

    Lors de son premier survol solaire en novembre 2018, Parker Solar Probe de la NASA a observé des lacets – des inversions soudaines du champ magnétique du vent solaire, illustré ici. Les panaches solaires nouvellement observés pourraient produire des signatures similaires aux lacets. Crédits :Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Laboratoire d'images conceptuelles/Adriana Manrique Gutierrez

    "Les gens ont vu la structure dans et à la base des panaches pendant un certain temps, " a déclaré Judy Karpen, l'un des auteurs de l'étude et chef du laboratoire de météorologie spatiale de la division des sciences héliophysiques de la NASA Goddard. "Mais nous avons découvert que le panache lui-même est un faisceau de ces plus denses, plumelets coulants, ce qui est très différent de l'image des panaches que nous avions auparavant."

    Ils ont également constaté que les plumelets se déplacent individuellement, chacun oscillant seul, ce qui suggère que le comportement à petite échelle de ces structures pourrait être un facteur majeur des perturbations du vent solaire, en plus de leur collectif, comportement à grande échelle.

    Recherche de signatures plumelets

    Les processus qui créent le vent solaire laissent souvent des signatures dans le vent solaire lui-même :des changements dans la vitesse du vent, composition, Température, et un champ magnétique qui peut fournir des indices sur la physique sous-jacente du Soleil. Les panaches solaires peuvent également laisser de telles empreintes digitales, révélant plus sur leur rôle exact dans la création du vent solaire, même si les trouver et les interpréter peut être son propre défi complexe.

    L'une des principales sources de données sera la sonde solaire Parker de la NASA, qui a volé plus près du Soleil que tout autre vaisseau spatial - atteignant des distances aussi proches que 4 millions de miles de la surface solaire à la fin de sa mission - capture des mesures à haute résolution du vent solaire lorsqu'il passe près du Soleil tous les quelques mois. Ses observations, plus proches du Soleil et plus détaillés que ceux des missions précédentes, pourrait révéler des signatures de plumelets.

    En réalité, l'une des premières découvertes inattendues de Parker Solar Probe pourrait être liée aux plumets. Lors de son premier survol solaire en novembre 2018, Parker Solar Probe a observé des inversions soudaines dans la direction du champ magnétique du vent solaire, surnommés « switchbacks ». La cause et la nature exacte des lacets restent un mystère pour les scientifiques, mais des structures à petite échelle comme des panaches pourraient produire des signatures similaires.

    La découverte des signatures des panaches dans le vent solaire lui-même dépend également de la façon dont ces empreintes digitales survivent à leur voyage loin du Soleil - ou si elles seraient maculées quelque part le long des millions de kilomètres qu'elles parcourent du Soleil à nos observatoires dans l'espace.

    L'évaluation de cette question s'appuiera sur des observatoires distants, comme l'ESA et le Solar Orbiter de la NASA, qui a déjà pris les images les plus proches du Soleil, y compris une vue détaillée de la surface solaire - des images qui ne feront que s'améliorer à mesure que le vaisseau spatial se rapprochera du Soleil. La prochaine mission PUNCH de la NASA, dirigée par Craig DeForest, l'un des auteurs de l'étude sur les plumelets - étudiera comment l'atmosphère du Soleil se transforme en vent solaire et pourrait également apporter des réponses à cette question.

    "PUNCH observera directement comment l'atmosphère du Soleil se transforme en vent solaire, ", a déclaré Uritsky. "Cela nous aidera à comprendre si les panaches peuvent survivre lorsqu'ils se propagent loin du Soleil, s'ils peuvent réellement être injectés dans le vent solaire."


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