Le vaisseau spatial Voyager continue de faire des découvertes alors même qu'il voyage dans l'espace interstellaire. Dans une nouvelle étude, Des physiciens de l'Université de l'Iowa rapportent sur la détection par les Voyagers d'électrons de rayons cosmiques associés aux éruptions du soleil, à plus de 14 milliards de kilomètres. Crédit :NASA/JPL
Plus de 40 ans après leur lancement, le vaisseau spatial Voyager fait encore des découvertes.
Dans une nouvelle étude, une équipe de physiciens dirigée par l'Université de l'Iowa rapporte la première détection de sursauts d'électrons cosmiques accélérés par des ondes de choc provenant d'éruptions majeures sur le soleil. La détection, fabriqués par des instruments à bord des engins spatiaux Voyager 1 et Voyager 2, s'est produit alors que les Voyagers poursuivent leur voyage vers l'extérieur à travers l'espace interstellaire, ce qui en fait le premier engin à enregistrer cette physique unique dans le royaume entre les étoiles.
Ces sursauts d'électrons nouvellement détectés sont comme une garde avancée accélérée le long des lignes de champ magnétique dans le milieu interstellaire; les électrons voyagent presque à la vitesse de la lumière, quelque 670 fois plus rapide que les ondes de choc qui les ont initialement propulsées. Les sursauts ont été suivis d'oscillations d'ondes de plasma causées par des électrons de plus faible énergie arrivant aux instruments des Voyagers quelques jours plus tard - et enfin, dans certains cas, l'onde de choc elle-même jusqu'à un mois après cela.
Les ondes de choc émanaient des éjections de masse coronale, expulsions de gaz chauds et d'énergie qui se déplacent vers l'extérieur du soleil à environ un million de miles par heure. Même à ces vitesses, il faut plus d'un an pour que les ondes de choc atteignent le vaisseau spatial Voyager, qui ont voyagé plus loin du soleil (plus de 14 milliards de kilomètres et plus) que n'importe quel objet fabriqué par l'homme.
"Ce que nous voyons ici spécifiquement, c'est un certain mécanisme par lequel, lorsque l'onde de choc entre en contact pour la première fois avec les lignes de champ magnétique interstellaire traversant le vaisseau spatial, il réfléchit et accélère une partie des électrons des rayons cosmiques, " dit Don Gurnett, professeur émérite de physique et d'astronomie à l'Iowa et auteur correspondant de l'étude. "Nous avons identifié grâce aux instruments à rayons cosmiques qu'il s'agit d'électrons qui ont été réfléchis et accélérés par des chocs interstellaires se propageant vers l'extérieur à partir d'événements solaires énergétiques au soleil. C'est un nouveau mécanisme."
La découverte pourrait aider les physiciens à mieux comprendre la dynamique qui sous-tend les ondes de choc et le rayonnement cosmique provenant des étoiles en éruption (dont la luminosité peut varier brièvement en raison de l'activité violente à leur surface) et des étoiles en explosion. La physique de tels phénomènes serait importante à considérer lors de l'envoi d'astronautes sur de longues excursions lunaires ou martiennes, par exemple, au cours de laquelle ils seraient exposés à des concentrations de rayons cosmiques dépassant de loin ce que nous expérimentons sur Terre.
Les physiciens pensent que ces électrons dans le milieu interstellaire sont réfléchis par un champ magnétique renforcé au bord de l'onde de choc et accélérés par la suite par le mouvement de l'onde de choc. Les électrons réfléchis spiralent alors le long des lignes de champ magnétique interstellaire, gagner de la vitesse à mesure que la distance entre eux et le choc augmente.
Dans un article de 2014 dans la revue Astrophysical Letters, Les physiciens J.R. Jokipii et Jozsef Kota ont décrit théoriquement comment les ions réfléchis par les ondes de choc pouvaient être accélérés le long des lignes de champ magnétique interstellaire. L'étude actuelle examine les sursauts d'électrons détectés par le vaisseau spatial Voyager qui sont censés être accélérés par un processus similaire.
"L'idée que les ondes de choc accélèrent les particules n'est pas nouvelle, " dit Gurnett. " Tout a à voir avec la façon dont cela fonctionne, Le mécanisme. Et le fait que nous l'ayons détecté dans un nouveau royaume, le milieu interstellaire, ce qui est très différent de celui du vent solaire où des processus similaires ont été observés. Personne ne l'a vu avec une onde de choc interstellaire, dans un tout nouveau support vierge."
Les résultats ont été publiés en ligne dans le Journal astronomique , dans un article intitulé "A Foreshock Model for Interstellar Shocks of Solar Origin:Voyager 1 and 2 Observations."
