Tout d'abord, tout semble calme. Soudainement, un flash lumineux éclaire le télescope. Dans un instant, des jets de plasma surchauffé s'épanouissent dans la noirceur de l'espace.

Vu de la Terre, les éruptions solaires offrent un spectacle élégant. Mais ces rubans de plasma dansants sont les éclats d'explosions violentes. Le processus énergétique qui les alimente, connu sous le nom de reconnexion magnétique, ne fait pas que des fusées éclairantes. La reconnexion magnétique façonne le comportement du plasma, ou gaz électrifié, qui représente plus de 99% de l'univers observable. Pourtant, les bouffonneries de la reconnexion magnétique ne sont que partiellement comprises - et les éruptions solaires sont parmi les meilleurs endroits pour les étudier.

C'est pourquoi Charles Kankelborg, physicien de l'espace à la Montana State University à Bozeman, lance le spectrographe ultra-violet d'imagerie instantanée, ou ESIS, fusée-sonde.

ESIS effectuera un vol de 15 minutes au-dessus de l'atmosphère terrestre pour observer les éruptions dans une couche du Soleil appelée région de transition. En observant de subtils changements de lumière, ESIS retracera ces explosions jusqu'à leur source. L'objectif est d'évaluer s'ils fleurissent à partir d'un seul point, ou à la place, tirez à partir de nombreux emplacements déconnectés. La fusée financée par la NASA sera lancée depuis le champ de tir de missiles White Sands au Nouveau-Mexique le 24 septembre. 2019.

Espionner les mini-explosions

Les éruptions solaires ont été documentées pour la première fois en 1859, mais il a fallu encore quatre-vingt-dix ans avant que les scientifiques ne proposent que la reconnexion magnétique soit le déclencheur.

La reconnexion magnétique se produit lorsque deux lignes de champ magnétique opposées se heurtent et se reconfigurent de manière explosive. Lorsqu'il se produit par poussées, le résultat est un flash lumineux, avec des effets qui peuvent atteindre la Terre. Les éruptions solaires émettent des rayons X et des particules énergétiques qui, si dirigé vers la Terre, peut mettre en danger les astronautes et les satellites.

Le problème avec l'utilisation de fusées éclairantes pour étudier la reconnexion magnétique est à quel point elles sont imprévisibles. "Il est très difficile de programmer un flare lors de votre lancement, " dit Kankelborg, en riant. "Mais vous pouvez lancer à tout moment et voir de nombreuses explosions dans la région de transition."

La région de transition solaire est un ruban de Soleil d'une épaisseur de soixante milles pris en sandwich entre deux extrêmes. D'un côté est le relativement cool, Surface solaire de 10 mille degrés Fahrenheit. De l'autre, l'atmosphère extérieure surchauffée quelque 300 fois plus chaude. La région de transition abrite une multitude d'éruptions magnétiques qui, bien que plus petit que les fusées éclairantes, surviennent beaucoup plus souvent.

Depuis la terre, la plupart de ces éruptions sont vues de plein fouet, un angle moins qu'idéal qui les fait se fondre dans de nombreux autres points lumineux du Soleil. Pour trouver de véritables éruptions, l'équipe ESIS utilise une technique souvent utilisée connue sous le nom de décalage Doppler, mais d'une manière adaptée aux événements explosifs.

Ils commencent par le fait que les gaz à certaines températures émettent des longueurs d'onde de lumière uniques, connu sous le nom de leurs raies spectrales. Par exemple, à environ 90, 000 degrés Fahrenheit, l'hélium ionisé, qui a perdu l'un de ses deux électrons, émet de la lumière à une longueur d'onde de 30,4 nanomètres. Cette longueur d'onde est comme l'empreinte de l'hélium, une façon de dire qu'il est là de loin.

Lorsque les gaz se déplacent, leurs raies spectrales se déplacent avec eux. C'est le décalage Doppler. Lorsqu'un gaz s'approche de vous, sa longueur d'onde est décalée vers le bleu, ou froissé vers l'extrémité la plus bleue du spectre. 30,4 nanomètres pourraient devenir les 30,39 nanomètres légèrement plus courts. La lumière d'une source qui s'éloigne rapidement est allongée, ou décalé vers le rouge, devenant légèrement plus rouge.

Le décalage Doppler indique aux scientifiques si une source lumineuse va ou vient. Mais que se passe-t-il quand il explose ?

Quand les spectres explosent

Selon la forme de l'explosion, une raie spectrale peut soit se scinder en deux, ou s'élargir en une grosse bosse. Lequel cela aidera l'équipe ESIS à répondre à leur question principale :si la reconnexion magnétique est soignée, ou en désordre.

Les preuves à ce jour sont mitigées. Lors d'un précédent vol de fusée, L'ancien élève de Kankelborg, Tom Rust, a observé des explosions qui se sont séparées proprement en deux. Les résultats ont soutenu le modèle soigné. "Mais ce n'est pas très concluant, parce que nous ne regardions qu'une seule longueur d'onde, " a déclaré Kankelborg. Un ensemble de données plus diversifié pourrait raconter une histoire différente. En fait, le spectrographe imageur de région d'interface ou satellite IRIS, sur lequel Kankelborg est co-investigateur, a vu des preuves de l'élargissement des raies spectrales, soutenir le modèle désordonné. Comme il s'agissait d'observations de différentes explosions, faire une comparaison est difficile.

Le prochain vol d'ESIS sera la première chance d'établir exactement ce qu'ils voient. L'équipe de la fusée coordonne ses observations avec IRIS de la NASA et la mission JAXA/NASA Hinode pour visualiser ces explosions depuis tous ces observatoires à la fois.

« Si nous parvenons à voir les mêmes événements explosifs avec tous ces instruments, nous aurons une vue incroyablement complète, " a déclaré Kankelborg.

ESIS sera lancé sur une fusée-sonde Black Brant IX à une altitude estimée à 160 miles de haut, pendant cinq minutes de temps d'observation total. La fusée observera les raies spectrales de trois éléments différents à des températures comprises entre 8, 500 degrés F et 1,8 million de degrés F. Après le vol, le parachute de la charge utile se déploiera au fur et à mesure qu'il remontera à la surface pour être récupéré.