Des simulations informatiques montrent que les éruptions solaires miniatures surnommées « feux de camp, " découvert l'an dernier par le Solar Orbiter de l'ESA, sont probablement entraînés par un processus qui peut contribuer de manière significative au réchauffement de l'atmosphère extérieure du soleil, ou couronne. Si cela est confirmé par d'autres observations, cela ajoute une pièce clé au puzzle de ce qui chauffe la couronne solaire, l'un des plus grands mystères de la physique solaire.

Les feux de camp sont l'un des nombreux sujets discutés aujourd'hui lors d'une première session consacrée aux résultats de Solar Orbiter lors de l'Assemblée générale de l'Union européenne des géosciences (EGU).

Chauffage mystère

Le soleil a une caractéristique mystérieuse :d'une manière ou d'une autre, l'atmosphère extérieure ténue contient du gaz d'une température d'un million de degrés, pourtant la surface solaire n'est que de 5500°C. La logique suggère que si vous avez un corps très chaud au centre et relativement froid en surface, il devrait faire encore plus frais au fur et à mesure que vous vous éloignez. Mais la particularité de la couronne du soleil - et de nombreuses autres étoiles également - est qu'elle commence à se réchauffer à mesure que vous vous déplacez au-dessus de la surface. De nombreuses idées ont été avancées au cours des dernières décennies sur le champ magnétique du soleil, mais comment l'énergie est générée, transportés et dissipés a fait l'objet de nombreux débats.

Entrez dans Solar Orbiter, avec l'un de ses objectifs clés d'approfondir ce mystère.

Des détails époustouflants déjà fournis par les images de «première lumière» de l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI) de Solar Orbiter quelques mois seulement après le lancement de l'année dernière et ont depuis révélé plus de 1500 petits, éclairs vacillants surnommés feux de camp. Ces feux de camp de courte durée durent entre 10 et 200 secondes, et ont une empreinte couvrant entre 400 et 4000 km. Les événements les plus petits et les plus faibles, qui n'avait pas été observé auparavant, semblent être les plus abondants, et représentent une structure fine jamais vue auparavant de la région où le mystère du chauffage est soupçonné d'être enraciné.

Modèles de feux de camp

Yajie Chen, un doctorat étudiant de l'Université de Pékin en Chine, travaillant avec le professeur Hardi Peter de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire en Allemagne et ses collègues, utilisé un modèle informatique pour plonger dans la physique des feux de camp, avec des premiers résultats passionnants.

"Notre modèle calcule l'émission, ou d'énergie, du soleil comme on s'attendrait à ce qu'un véritable instrument mesure, " explique Hardi. " Le modèle a généré des éclaircissements tout comme les feux de camp. Par ailleurs, il trace les lignes de champ magnétique, nous permettant de voir les changements du champ magnétique dans et autour des événements d'éclaircissement au fil du temps, nous disant qu'un processus appelé reconnexion des composants semble être à l'œuvre."

La reconnexion est un phénomène bien connu par lequel des lignes de champ magnétique de sens opposé se cassent puis se reconnectent, libérant de l'énergie quand ils le font. Une reconnexion typique se produit entre des lignes de champ pointant dans des directions opposées, mais avec ce qu'on appelle la reconnexion des composants, les lignes de champ sont presque parallèles, pointant dans la même direction, la reconnexion se faisant donc à de très petits angles.

"Notre modèle montre que l'énergie libérée par les éclaircissements grâce à la reconnexion des composants pourrait être suffisante pour maintenir la température de la couronne solaire prédite à partir des observations, " dit Yajie.

« Dans l'une de nos études de cas, nous constatons que la détorsion d'une corde de flux [lignes de champ magnétique hélicoïdales s'enroulant autour d'un axe commun] initie le chauffage à la place, " ajoute Hardi. " C'est passionnant de retrouver ces variations, et nous sommes impatients de voir quelles autres informations nos modèles apporteront pour nous aider à améliorer nos théories sur les processus derrière le chauffage."

L'équipe prévient qu'il est très tôt. Ils ont utilisé le modèle pour examiner sept des événements les plus brillants générés dans leur simulation, qui correspondent probablement aux plus grands feux de camp observés par EUI. La clé pour faire avancer l'étude sera des observations conjointes entre EUI et le spectrographe d'imageur polarimétrique et héliosismique (PHI) et d'imagerie spectrale de l'environnement coronaire (SPICE) du vaisseau spatial une fois que la mission scientifique complète de Solar Orbiter commencera en novembre. PHI révélera le champ magnétique du soleil et comment il change à la surface, tandis que SPICE mesurera la température et la densité de la couronne.

Travail en équipe

Un meilleur aperçu des feux de camp a également été rendu possible en s'associant à l'observatoire de la dynamique solaire de la NASA, qui est en orbite autour de la Terre, pour trianguler la hauteur des feux de camp dans l'atmosphère solaire.

"À notre surprise, les feux de camp sont situés très bas dans l'atmosphère solaire, à quelques milliers de kilomètres au-dessus de la surface solaire, la photosphère, " dit David Berghmans, Chercheur principal de l'IUE. "C'est très tôt, et nous en apprenons encore beaucoup sur les caractéristiques des feux de camp. Par exemple, même si les feux de camp ressemblent à de petites boucles coronales, leur longueur est en moyenne un peu courte pour leur hauteur, suggérant que nous ne voyons qu'une partie de ces petites boucles. Mais notre analyse préliminaire montre aussi que les feux de camp ne changent pas vraiment de hauteur au cours de leur vie, les mettant de côté des caractéristiques de type jet. "

Comprendre les caractéristiques des feux de camp et leur place parmi d'autres phénomènes solaires connus permettra aux scientifiques d'approfondir le problème du chauffage de la couronne solaire.

"Comme c'est fantastique d'avoir déjà des données aussi prometteuses qui peuvent donner un aperçu de l'un des plus grands mystères de la physique solaire avant même que Solar Orbiter n'ait commencé sa phase scientifique nominale, ", déclare Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter de l'ESA. "Notre mission a la chance de s'appuyer sur l'incroyable travail de base de ceux qui ont déjà volé, et les théories et modèles déjà avancés au cours des dernières décennies. Nous sommes impatients de voir quels détails manquants Solar Orbiter - et la communauté solaire travaillant avec nos données - contribueront à résoudre les questions ouvertes dans ce domaine passionnant. »

Solar Orbiter est actuellement en "phase de croisière", " axé principalement sur l'étalonnage des instruments, et commencera des observations coordonnées entre sa suite de dix instruments de télédétection et in situ à partir de novembre de cette année.

Solar Orbiter est une mission spatiale de collaboration internationale entre l'ESA et la NASA.

« Éclaircissements transitoires à petite échelle dans la couronne solaire silencieuse :un modèle pour les feux de camp observés avec Solar Orbiter » par Y. Chen et al, accepté pour publication dans Astronomie et astrophysique .

"Extreme UV quiet sun brightenings observés par Solar Orbiter/EUI" par D. Berghmans et al, accepté pour publication dans Astronomie et astrophysique

"Stereoscopy of extreme UV quiet sun brightenings observe by Solar Orbiter/EUI" par A. Zhukov et al, a été soumis à Astronomie et astrophysique .