Il y a quatre ans, une équipe internationale (USA, Japon et Europe) ont réalisé une expérience spatiale suborbitale sans précédent appelée CLASP-1, motivée par des recherches théoriques menées à l'IAC par Javier Trujillo Bueno et son groupe de recherche. Après le succès remarquable de cette mission, La NASA a lancé CLASP-2 depuis un centre de lancement près de Las Cruces (USA). CLASP-2 a permis de détecter pour la première fois la polarisation produite par plusieurs mécanismes physiques dans le rayonnement ultraviolet le plus intense émis par les atomes de magnésium ionisé de l'atmosphère solaire. La modélisation théorique de ces observations pionnières aidera à déchiffrer les champs magnétiques complexes de la chromosphère du Soleil.

"Si le Soleil n'avait pas de champs magnétiques, nous étudierions d'autres problèmes d'astrophysique, " dit Javier Trujillo Bueno, Professeur-chercheur du CSIC à l'IAC et l'un des quatre chercheurs principaux de COALITION-1 et COALITION-2. Mais le Soleil possède des champs magnétiques et pour déchiffrer leur intensité et leur géométrie dans l'atmosphère solaire externe (chromosphère, région de transition et couronne) est l'un des problèmes clés de l'astrophysique. Entre autres raisons, les champs magnétiques sont à l'origine des phénomènes explosifs qui se produisent dans ces régions extérieures de l'atmosphère solaire. Les éjections de plasma magnétisé résultant de tels événements peuvent sérieusement perturber la magnétosphère terrestre et peuvent donc avoir un impact négatif sur notre monde numérique actuel avec des satellites en orbite autour de la Terre.

D'autre part, le Soleil représente un laboratoire de physique unique dans le cosmos, car en raison de sa relative proximité, nous pouvons étudier en détail une multitude de phénomènes et mécanismes physiques qui opèrent sans aucun doute également dans d'autres plasmas astrophysiques beaucoup plus éloignés de nous.

Champs magnétiques

Les champs magnétiques des structures de plasma dans les régions externes de l'atmosphère solaire sont très insaisissables. Ils ne laissent aucune trace dans l'intensité du rayonnement émis par les atomes. Heureusement, ils laissent une signature de leur présence dans la polarisation du rayonnement électromagnétique émis, une propriété liée à l'orientation de la vibration du champ électromagnétique de l'onde.

CLASP (Chromospheric LAyer Spectro-Polarimeter) est un projet international pionnier conçu pour mesurer pour la première fois la polarisation du rayonnement ultraviolet solaire dans les raies spectrales les plus intenses. Un tel rayonnement ultraviolet provient des couches les plus externes de la chromosphère solaire, très proche de la base de la couronne solaire extrêmement chaude. Dans ces régions externes de la chromosphère solaire, la température du plasma est déjà très élevée, il émet donc principalement dans l'ultraviolet. Puisque l'atmosphère terrestre absorbe les rayons ultraviolets, il est nécessaire de les observer à des altitudes supérieures à 100 kilomètres de la surface de la Terre. Cela ne peut être réalisé qu'avec des instruments tels que CLASP lancés dans l'espace par des fusées suborbitales, ou à bord de télescopes spatiaux.

En 2015, CLASP-1 a permis d'observer pour la première fois les signaux de polarisation linéaire du rayonnement de raie spectrale ultraviolet le plus intense produit par les atomes d'hydrogène de la chromosphère solaire, qui avait été théoriquement prédit par Javier Trujillo Bueno et son groupe de recherche. La modélisation théorique de ces données sans précédent a produit de nouvelles avancées dans notre capacité à sonder le magnétisme et la complexité géométrique de la région de transition chromosphère-couronne.

Le 11 avril 2019 CLASP-2 a mesuré pour la première fois la polarisation linéaire et circulaire dans les raies spectrales ultraviolettes les plus intenses produites par des atomes de magnésium ionisé dans la chromosphère solaire. En 2012, ces signaux de polarisation ont été prédits théoriquement par Luca Belluzzi et Javier Trujillo Bueno, lorsque les deux scientifiques ont travaillé ensemble à l'IAC.

FERMOIR-2, lancé depuis White Sands Missile Range (Nouveau-Mexique, ETATS-UNIS), atteint 300 km d'altitude et, en se déplaçant dans sa trajectoire parabolique, plus de 5 minutes ont observé une région active et une région calme de l'atmosphère solaire. La qualité des images de la chromosphère solaire, d'où provient le rayonnement ultraviolet observé, et des spectres de polarisation obtenus, est excellente. La polarisation du rayonnement dans les raies de résonance des atomes de magnésium ionisé est sensible à la présence de champs magnétiques dans la chromosphère solaire.

Au cours des prochains mois, l'équipe internationale responsable de ce nouveau projet scientifique étudiera en détail les données obtenues par CLASP-2. Parmi les membres de l'équipe se trouvent d'autres scientifiques du groupe POLMAG de l'IAC :Tanausú del Pino Alemán (IAC), Andrés Asensio Ramos (IAC), Luca Belluzzi (Istituto Ricerche Solari Locarno, IRSOL), Ernest Alsina Ballester (IRSOL) et Jiri Stepan (Académie des sciences de la République tchèque). Ce groupe de scientifiques a développé de nouvelles techniques de transfert radiatif pour interpréter les observations spectropolarimétriques, tels que ceux obtenus par CLASP-1 et CLASP-2.

"Nous espérons que la modélisation théorique des observations spectropolarimétriques inédites obtenues par CLASP-2 nous permettra d'améliorer notre compréhension physique de l'énigmatique chromosphère solaire, " commente Javier Trujillo Bueno peu de temps avant de rentrer des USA en Espagne.

CLASP-2 est une collaboration internationale dirigée par le Marshall Space Flight Center de la NASA (États-Unis), l'Observatoire national d'astronomie du Japon (Tokyo, Japon), l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Ténérife, Espagne) et l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, La France). Les autres membres sont l'Institut d'astronomie de l'Académie des sciences de la République tchèque, l'Istituto Ricerche Solari Locarno (Suisse), Laboratoire solaire et d'astrophysique Lockheed Martin (États-Unis), Stockholm Universiy (Suède) et le Rosseland Centre for Solar Physics (Norvège).