Le 30 septembre, 2014, plusieurs observatoires de la NASA ont observé ce qui semblait être le début d'une éruption solaire. Un filament - une structure serpentine constituée de matériau solaire dense et souvent associée à des éruptions solaires - est sorti de la surface, gagner de l'énergie et de la vitesse alors qu'il montait en flèche. Mais au lieu d'émerger du Soleil, le filament s'est effondré, mis en pièces par des forces magnétiques invisibles.

Parce que les scientifiques disposaient de tant d'instruments pour observer l'événement, ils ont pu suivre l'ensemble de l'événement du début à la fin, et expliquez pour la première fois comment le paysage magnétique du Soleil a mis fin à une éruption solaire. Leurs résultats sont résumés dans un article publié dans The Journal d'astrophysique le 10 juillet, 2017.

"Chaque composante de nos observations était très importante, " a déclaré Georgios Chintzoglou, auteur principal de l'article et physicien solaire au Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory à Palo Alto, Californie, et la Corporation universitaire pour la recherche atmosphérique à Boulder, Colorado. "Enlevez un instrument, et vous êtes fondamentalement aveugle. En physique solaire, vous devez avoir une bonne couverture en observant plusieurs températures - si vous les avez toutes, vous pouvez raconter une belle histoire."

L'étude utilise une multitude de données capturées par l'observatoire de la dynamique solaire de la NASA, Spectrographe d'imagerie de région d'interface de la NASA, Hinode de la JAXA/NASA, et plusieurs télescopes au sol à l'appui du lancement de la fusée-sonde VAULT2.0 financée par la NASA. Ensemble, ces observatoires observent le Soleil dans des dizaines de longueurs d'onde différentes qui révèlent la surface du Soleil et la basse atmosphère, permettant aux scientifiques de suivre l'éruption depuis son apparition dans l'atmosphère solaire et finalement de comprendre pourquoi elle s'est évanouie.

Le jour de l'éruption ratée, les scientifiques ont pointé la fusée-sonde VAULT2.0 - une fusée sous-orbitale qui vole pendant environ 20 minutes, collecter des données au-dessus de l'atmosphère terrestre pendant environ cinq de ces minutes - dans une zone d'intense, activité magnétique complexe sur le Soleil, appelée région active. L'équipe a également collaboré avec IRIS pour concentrer ses observations sur la même région.

"Nous nous attendions à une éruption; c'était la région la plus active du Soleil ce jour-là, " dit Angelos Vourlidas, un astrophysicien au Laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland, chercheur principal du projet VAULT2.0 et co-auteur de l'article. "On a vu le filament se soulever avec IRIS, mais nous ne l'avons pas vu éclater dans SDO ou dans les coronographes. C'est comme ça que nous avons su que ça avait échoué."

Le paysage du Soleil est contrôlé par des forces magnétiques, et les scientifiques ont déduit que le filament devait avoir rencontré une limite magnétique qui a empêché la structure instable d'entrer en éruption. Ils ont utilisé ces observations comme données d'entrée pour un modèle de l'environnement magnétique du Soleil. Tout comme les scientifiques qui utilisent des données topographiques pour étudier la Terre, les physiciens solaires cartographient les caractéristiques magnétiques du Soleil, ou topologie, comprendre comment ces forces guident l'activité solaire.

Chintzoglou et ses collègues ont développé un modèle qui a identifié des emplacements sur le Soleil où le champ magnétique était particulièrement comprimé, puisque les libérations rapides d'énergie, telles que celles qu'ils ont observées lorsque le filament s'est effondré, sont plus susceptibles de se produire là où les lignes de champ magnétique sont fortement déformées.

"Nous avons calculé l'environnement magnétique du Soleil en traçant des millions de lignes de champ magnétique et en examinant comment les lignes de champ voisines se connectent et divergent, " dit Antonia Savcheva, astrophysicien au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Massachusetts, et co-auteur de l'article. "La quantité de divergence nous donne une mesure de la topologie."

Leur modèle montre que cette topologie façonne l'évolution des structures solaires à la surface du Soleil. Typiquement, lorsque des structures solaires d'orientations magnétiques opposées entrent en collision, ils libèrent de manière explosive de l'énergie magnétique, chauffer l'atmosphère avec une éruption et éclater dans l'espace sous la forme d'une éjection de masse coronale - un nuage massif de matière solaire et de champs magnétiques.

Mais le jour de la quasi-éruption de septembre 2014, le modèle a indiqué le filament à la place poussé contre une structure magnétique complexe, en forme de deux igloos écrasés l'un contre l'autre. Cette frontière invisible, appelé tube à flux hyperbolique, était le résultat d'une collision de deux régions bipolaires à la surface du soleil - un ensemble de quatre champs magnétiques alternatifs et opposés mûrs pour la reconnexion magnétique, un processus dynamique qui peut libérer de manière explosive de grandes quantités d'énergie stockée.

"Le tube de flux hyperbolique brise les lignes de champ magnétique du filament et les reconnecte avec celles du Soleil ambiant, de sorte que l'énergie magnétique du filament est retirée, ", a déclaré Chintzoglou.

Cette structure ronge le filament comme un broyeur à bûches, pulvérisation de copeaux de matériau solaire et prévention de l'éruption. Au fur et à mesure que le filament diminuait, le modèle démontre que de la chaleur et de l'énergie ont été libérées dans l'atmosphère solaire, correspondant aux observations initiales. La reconnexion simulée prend également en charge les observations de boucles d'évasement lumineuses où le tube de flux hyperbolique et le filament se sont rencontrés, preuve de la reconnexion magnétique.

Alors que les scientifiques ont spéculé qu'un tel processus existe, ce n'est que lorsqu'ils ont eu par hasard plusieurs observations d'un tel événement qu'ils ont pu expliquer comment une frontière magnétique sur le Soleil est capable d'arrêter une éruption, dépouiller un filament d'énergie jusqu'à ce qu'il soit trop faible pour éclater.

"Ce résultat aurait été impossible sans la coordination de la flotte solaire de la NASA à l'appui de notre lancement de fusée, " dit Vourlidas.

Cette étude indique que la topologie magnétique du Soleil joue un rôle important dans le fait qu'une éruption puisse ou non éclater du Soleil. Ces éruptions peuvent créer des effets météorologiques spatiaux autour de la Terre.

"La plupart des recherches se sont penchées sur la façon dont la topologie aide les éruptions à s'échapper, " a dit Chintzoglou. " Mais cela nous dit qu'en dehors du mécanisme d'éruption, nous devons également considérer ce que la structure naissante rencontre au début, et comment cela pourrait être arrêté."