Le 17 avril 2021 était un jour comme n’importe quel autre jour solaire, jusqu’à ce qu’un éclair brillant éclate et qu’un énorme nuage de matière solaire s’éloigne de notre étoile. De telles explosions du soleil ne sont pas inhabituelles, mais celle-ci était inhabituellement répandue, projetant des protons et des électrons à grande vitesse à des vitesses proches de la vitesse de la lumière et frappant plusieurs vaisseaux spatiaux à travers le système solaire interne.

En fait, c’était la première fois que des protons et des électrons à grande vitesse, appelés particules énergétiques solaires (SEP), étaient observés par des engins spatiaux situés à cinq endroits différents et bien séparés entre le Soleil et la Terre, ainsi que par des engins spatiaux en orbite autour de Mars. Et maintenant, ces diverses perspectives sur la tempête solaire révèlent que différents types de SEP potentiellement dangereux peuvent être projetés dans l'espace par différents phénomènes solaires et dans différentes directions, provoquant leur généralisation.

"Les SEP peuvent nuire à notre technologie, comme les satellites, et perturber le GPS", a déclaré Nina Dresing du Département de physique et d'astronomie de l'Université de Turku en Finlande. "De plus, les humains dans l'espace ou même à bord d'avions sur des routes polaires peuvent subir des radiations nocives lors de forts événements SEP."

Les scientifiques comme Dresing sont impatients de découvrir d’où viennent exactement ces particules – et ce qui les propulse à des vitesses aussi élevées – afin de mieux apprendre à protéger les personnes et la technologie contre tout danger. Dresing a dirigé une équipe de scientifiques qui ont analysé quels types de particules ont heurté chaque vaisseau spatial et à quel moment. L'équipe a publié ses résultats dans la revue Astronomy &Astrophysics .

Actuellement en route vers Mercure, le vaisseau spatial BepiColombo, une mission conjointe de l'ESA (l'Agence spatiale européenne) et de la JAXA (l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale), était le plus proche de la ligne de tir directe de l'explosion et a été pilonné par les particules les plus intenses. Au même moment, Parker Solar Probe de la NASA et Solar Orbiter de l'ESA se trouvaient sur les côtés opposés de l'éruption, mais Parker Solar Probe était plus proche du soleil, elle a donc été plus durement touchée que Solar Orbiter.

Le suivant sur la liste était l'un des deux engins spatiaux de l'Observatoire des relations solaires terrestres (STEREO) de la NASA, STEREO-A, suivi de l'Observatoire solaire et héliosphérique de la NASA/ESA (SOHO) et du vaisseau spatial Wind de la NASA, qui étaient plus proches de la Terre et bien éloignés de l'explosion. . En orbite autour de Mars, les vaisseaux spatiaux MAVEN de la NASA et Mars Express de l'ESA ont été les derniers à détecter les particules de l'événement.

Au total, les particules ont été détectées sur 210 degrés longitudinaux de l’espace (près des deux tiers de la distance autour du soleil), ce qui représente un angle beaucoup plus large que celui généralement couvert par les éruptions solaires. De plus, chaque vaisseau spatial a enregistré un flux différent d’électrons et de protons à son emplacement. Les différences dans l'arrivée et les caractéristiques des particules enregistrées par les différents engins spatiaux ont aidé les scientifiques à déterminer quand et dans quelles conditions les SEP ont été éjectés dans l'espace.

Ces indices suggèrent à l'équipe de Dresing que les SEP n'ont pas été détruits par une seule source d'un seul coup, mais propulsés dans des directions différentes et à des moments différents, potentiellement par différents types d'éruptions solaires.

"De multiples sources contribuent probablement à cet événement, expliquant sa large diffusion", a déclaré Georgia de Nolfo, membre de l'équipe, chercheuse en héliophysique au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. "De plus, il semble que, pour cet événement, les protons et les électrons puissent provenir de sources différentes."

L’équipe a conclu que les électrons ont probablement été propulsés rapidement dans l’espace par le premier éclair de lumière – une éruption solaire – tandis que les protons ont été poussés plus lentement, probablement par une onde de choc provenant du nuage de matière solaire ou par une éjection de masse coronale. /P>

"Ce n'est pas la première fois que des gens supposent que les électrons et les protons ont des sources différentes pour leur accélération", a déclaré de Nolfo. "Cette mesure était unique dans la mesure où les multiples perspectives ont permis aux scientifiques de mieux séparer les différents processus, afin de confirmer que les électrons et les protons peuvent provenir de processus différents."

En plus de l'éjection de la masse coronale et de l'éruption, le vaisseau spatial a enregistré quatre groupes de sursauts radio du soleil pendant l'événement, qui auraient pu être accompagnés de quatre explosions de particules différentes dans des directions différentes. Cette observation pourrait aider à expliquer pourquoi les particules sont devenues si répandues.

"Nous avons eu différents épisodes d'injection de particules distincts, qui allaient dans des directions très différentes, contribuant tous ensemble à la nature généralisée de l'événement", a déclaré Dressing.

"Cet événement a pu montrer à quel point les perspectives multiples sont importantes pour démêler la complexité de l'événement", a déclaré de Nolfo.

Ces résultats montrent la promesse des futures missions héliophysiques de la NASA qui utiliseront plusieurs engins spatiaux pour étudier des phénomènes répandus, tels que la Geospace Dynamics Constellation (GDC), SunRISE, PUNCH et HelioSwarm. Alors qu'un seul vaisseau spatial peut révéler des conditions locales, plusieurs vaisseaux spatiaux en orbite à différents endroits fournissent des informations scientifiques plus approfondies et offrent une image plus complète de ce qui se passe dans l'espace et autour de notre planète d'origine.

Il donne également un aperçu du travail qui sera effectué par les futures missions telles que MUSE, IMAP et ESCAPADE, qui étudieront les événements solaires explosifs et l'accélération des particules dans le système solaire.

Plus d'informations : N. Dresing et al, L'événement généralisé de particules énergétiques solaires du 17 avril 2021, Astronomy &Astrophysics (2023). DOI :10.1051/0004-6361/202345938

Fourni par la NASA