La découverte, parue dans Nature Communications , pourrait être utilisé pour diagnostiquer les propriétés du plasma, y ​​compris les « tsunamis solaires » générés par les éruptions solaires, et pour étudier la focalisation des ondes de plasma provenant d'autres systèmes astronomiques.

La couronne solaire est la partie la plus externe de l'atmosphère solaire, une région constituée de boucles de plasma magnétique et d'éruptions solaires. Composé principalement d'ions et d'électrons chargés, il s'étend sur des millions de kilomètres dans l'espace et a une température de plus d'un million de Kelvin. Il est particulièrement visible lors d'une éclipse solaire totale, lorsqu'il est appelé « anneau de feu ».

Les ondes magnétohydrodynamiques dans la couronne sont des oscillations dans des fluides chargés électriquement influencées par les champs magnétiques du soleil. Ils jouent un rôle fondamental dans la couronne, chauffant le plasma coronaire, accélérant le vent solaire et générant de puissantes éruptions solaires qui quittent la couronne et voyagent dans l'espace.

Ils ont déjà été observés subissant des phénomènes ondulatoires typiques tels que la réfraction, la transmission et la réflexion dans la couronne, mais jusqu'à présent, ils n'ont pas été observés focalisés.

À l'aide d'observations à haute résolution du Solar Dynamics Observatory, un satellite de la NASA qui observe le soleil depuis 2010, un groupe de recherche composé de scientifiques de plusieurs institutions chinoises et d'un scientifique belge a analysé les données d'une éruption solaire de 2011.

L’éruption a provoqué des perturbations presque périodiques de grande intensité qui se sont déplacées le long de la surface solaire. Forme d'ondes magnétohydrodynamiques, les données ont révélé une série de fronts d'onde en forme d'arc avec le centre de l'éruption en leur centre.

Ce train d'ondes s'est propagé vers le centre du disque solaire et s'est déplacé à travers un trou coronal (une région de plasma relativement froid) à une faible latitude par rapport à l'équateur du soleil, à une vitesse d'environ 350 kilomètres par seconde.

Un trou coronal est une région temporaire de plasma frais et moins dense dans la couronne solaire; ici, le champ magnétique du soleil s'étend dans l'espace au-delà de la couronne. Souvent, le champ magnétique étendu revient à la couronne vers une région de polarité magnétique opposée, mais parfois le champ magnétique permet à un vent solaire de s'échapper dans l'espace beaucoup plus rapidement que la vitesse de surface de l'onde.

Dans cette observation, alors que les fronts d'onde se déplaçaient à travers le bord le plus éloigné du trou coronal, les fronts d'onde en forme d'arc d'origine ont pris une forme anti-arc, avec la courbure inversée de 180 degrés, passant d'une courbure vers l'extérieur à une forme de selle vers l'extérieur. Ils ont ensuite convergé vers un point focalisé de l'autre côté du trou coronal, ressemblant à une onde lumineuse traversant une lentille convergente, la forme du trou coronal agissant comme une lentille magnétohydrodynamique.

Des simulations numériques utilisant les propriétés des ondes, de la couronne et du trou coronal ont confirmé que la convergence était le résultat attendu.

Le groupe n'a pu déterminer la variation d'intensité et d'amplitude des ondes qu'après que le train d'ondes (la série de fronts d'ondes en mouvement) ait traversé le trou coronal.

Comme prévu, l'intensité (amplitude) des ondes magnétohydrodynamiques a augmenté du trou au point focal entre deux et six fois, et la densité de flux d'énergie a été multipliée par près de sept de la région de pré-focalisation à la région proche du point focal. point, montrant que le trou coronal concentre également l'énergie, tout comme une lentille télescopique convexe.

Le point focal était à environ 300 000 km du bord du trou coronal, mais la mise au point n'est pas parfaite car la forme du trou coronal n'est pas exacte. On peut donc s'attendre à ce que ce type de lentille magnétohydrodynamique se produise avec les formations planétaires, stellaires et galactiques, un peu comme la lentille gravitationnelle de la lumière (de nombreuses longueurs d'onde) qui a été observée autour de certaines étoiles.

Bien que des phénomènes d’ondes magnétohydrodynamiques solaires tels que la réfraction, la transmission et la réflexion dans la couronne aient déjà été observés, il s’agit du premier effet de lentille de telles ondes directement observé. On pense que l'effet de lentille est dû à des changements brusques (gradients) de la température de la couronne, de la densité du plasma et de l'intensité du champ magnétique solaire à la limite du trou coronal, ainsi qu'à la forme particulière du trou. P>

Compte tenu de cela, des simulations numériques ont expliqué l'effet de lentille grâce aux méthodes de l'acoustique géométrique classique, utilisées pour expliquer le comportement des ondes sonores, semblable à l'optique géométrique des ondes lumineuses.

"Le trou coronal agit comme une structure naturelle pour concentrer l'énergie des ondes magnétohydrodynamiques, semblable au livre scientifique sur la friction [et au film] 'Le problème à trois corps', dans lequel le soleil est utilisé comme amplificateur de signal", a déclaré le co- auteur Ding Yuan du Shenzhen Key Laboratory of Numerical Prediction for Space Storm à l'Institut de technologie de Harbin à Guangdong, en Chine.