Alors que de nombreuses études ont comparé les propriétés magnétiques des éruptions solaires confinées et éruptives, peu ont pris en compte les propriétés thermodynamiques des éruptions confinées et encore moins par rapport aux éruptions éruptives.
Maria Kazachenko, professeure adjointe au département des sciences astrophysiques et planétaires de l'Université du Colorado à Boulder, est l'une des rares à avoir exploré ce sujet. Dans un article publié dans The Astrophysical Journal et présentée sur AAS Nova, elle a mené une étude quantifiant les propriétés thermodynamiques et magnétiques de centaines d'éruptions solaires.
Les éruptions solaires sont d’énormes explosions de rayonnement électromagnétique provenant du soleil. Ils se produisent lorsque l’énergie stockée dans des champs magnétiques, généralement au-dessus des taches solaires, est soudainement libérée. Certaines éruptions impliquent une éjection de masse coronale (CME), dans laquelle une énorme quantité de particules chargées, ou plasma, est projetée.
Certains résultats de l'étude confirment les conclusions d'enquêtes antérieures. Cependant, l'article inclut également de nouvelles informations suggérant que les éruptions confinées, ou sans CME associé, pourraient être plus efficaces pour accélérer les particules et donc également pour produire des rayonnements ionisants.
Les éruptions solaires sont provoquées par les champs magnétiques du soleil, qui sont plus forts dans les zones sombres appelées taches solaires. Lorsqu'ils sont inactifs, ces champs ressemblent à des boucles. Cependant, lorsque les flux souterrains du soleil commencent à cisailler et à tordre les taches solaires auxquelles elles sont liées, les champs magnétiques se tordent également.
"On pourrait l'imaginer comme un élastique que l'on commence à tordre", explique Kazachenko. "À un moment donné, vous le coupez, puis… de l'énergie sera libérée et vous aurez un claquement de main."
Tout comme l’énergie élastique de l’élastique est libérée lorsqu’il est coupé, une fraction de l’énergie magnétique du soleil est libérée lors d’un processus appelé reconnexion magnétique. La reconnexion magnétique peut prendre différentes formes, mais « l'une des configurations les plus simples », explique Kazachenko, « est celle où deux lignes de champ de direction opposée sont poussées l'une contre l'autre… les champs magnétiques pourraient soudainement changer de configuration et libérer une énorme quantité d'énergie. , semblable à des élastiques qui se coupent tout d'un coup."
L'énergie magnétique libre libérée lors de la reconnexion magnétique est stockée dans des courants de plasma. Les courants électriques produisent des champs magnétiques, comme on le voit dans les électro-aimants, et les particules chargées se déplaçant dans le plasma solaire fonctionnent de la même manière.
Alors que certaines éruptions solaires sont associées aux CME, où le plasma est éjecté de l'atmosphère solaire et dans l'espace, d'autres ne le sont pas. Si une éruption solaire est associée à un CME, elle est considérée comme éruptive; s'il n'a pas de CME associé, il est considéré comme confiné. La différence entre les deux est cependant plus profonde que cela, car les mécanismes qui déterminent si une éruption est confinée ou éruptive peuvent également décider de la rapidité avec laquelle les champs magnétiques se reconnecteront et de la quantité de rayons X et gamma durs qu'elle émettra. /P>
Comme leur nom l'indique, les éruptions confinées sont incapables de s'échapper de l'atmosphère solaire en raison d'influences contraignantes. Ces influences, appelées champs de cerclage, sont également magnétiques. Pour cette raison, les régions actives avec plus de flux magnétique ont également des champs de cerclage plus forts et sont donc moins susceptibles d'être éruptives.
Selon Kazachenko, cela explique pourquoi les éruptions confinées qu'elle a étudiées avaient des températures plus élevées et subissaient une reconnexion plus rapidement que les éruptions éruptives du même flux de rayons X maximal :« Dans les éruptions confinées, la reconnexion se produit plus bas parce que vous avez un cerclage très fort. champ de la région active qui ne permet pas à la structure de monter… les champs sont plus forts en bas, donc la reconnexion se fait beaucoup plus rapidement."
Bien que l'importance d'une reconnexion plus rapide ne soit pas immédiatement évidente, le document de recherche explique :"Comme des taux de reconnexion plus élevés conduisent à des ions et des électrons plus accélérés, les grandes éruptions confinées pourraient être plus efficaces pour produire un rayonnement électromagnétique ionisant que les éruptions éruptives."
Cela ne veut pas dire que davantage d’énergie est libérée lors de la reconnexion d’une éruption confinée; en fait, les éruptions éruptives ont la même quantité de flux reconnecté que les éruptions confinées. Au contraire, comme l'énergie est libérée plus rapidement dans les éruptions confinées, elles peuvent accélérer plus efficacement les ions et les électrons du plasma solaire.
Lorsqu’il s’agit de météorologie spatiale, ce sont souvent les CME et les tempêtes géomagnétiques qu’elles peuvent provoquer qui retiennent le plus l’attention. Et ce pour une bonne raison :s'il est rare que des CME atteignent la Terre, les conséquences sont désastreuses lorsqu'ils le font.
Dans le pire des cas, une tempête géomagnétique endommagerait ou détruirait les équipements de transmission électrique, provoquant des pannes de courant à grande échelle. De plus, une telle tempête perturberait certains types de communication, endommagerait le matériel des satellites et exposerait les astronautes et les aviateurs à haute altitude à des radiations potentiellement mortelles. Bien qu'il ne s'agisse que de prédictions, leurs preuves reposent en partie sur la tempête géomagnétique de 1859, qui a eu des effets prononcés, provoquant des étincelles et des incendies dans les stations télégraphiques.
Des recherches comme celle de Kazachenko contribuent à une meilleure compréhension du fonctionnement des éruptions solaires, ce qui pourrait un jour permettre aux scientifiques de prédire avec plus de précision quand elles se produiront et ainsi d'éviter les pires conséquences d'une tempête géomagnétique en donnant aux gens le temps de prendre des mesures préventives. Cependant, ses études ont également des implications plus larges.
"Que se passe-t-il sur les autres étoiles ?" demande Kazachenko. "Y a-t-il des éruptions là-bas ? Y a-t-il des CME là-bas ? D'après des études récentes, il semble qu'il y ait des milliers d'éruptions cutanées là-bas, mais les CME, les éjections de masse coronale, sont très difficiles à déterminer."
S'il est possible que des étoiles comme le Soleil subissent régulièrement des CME et que les scientifiques et les chercheurs aient tout simplement été incapables de détecter la plupart d'entre elles, les preuves actuelles suggèrent que les éruptions confinées jouent un rôle plus important dans la météorologie spatiale des autres systèmes solaires que dans celui-ci. un. Pour cette raison, le type d'éruption solaire apparemment moins impactant peut déterminer si les exoplanètes sont habitables – un intérêt majeur pour les astronomes à la recherche d'exoplanètes propices à la colonisation.
"C'est donc une question très fondamentale, à la fois... pour la sécurité de nos équipements, mais aussi pour la compréhension des autres planètes", déclare Kazachenko.
Même si Kazachenko a découvert une propriété unique des éruptions solaires confinées, il reste encore du travail à faire, dit-elle. Son étude suggère que les éruptions confinées reconnectent les champs magnétiques plus rapidement et accélèrent potentiellement les particules chargées plus efficacement que les éruptions éruptives, mais les propriétés de ces particules sortent de son champ d'application.
Il devrait y avoir une étude de suivi, dit Kazachenko. "Là où vous regardez vraiment la population statistique de l'accélération des particules dans les deux groupes d'éruptions... mais c'est là que je pense que l'avenir se situe :en regardant non seulement un événement singulier de manière très détaillée, mais en bénéficiant de ces observations étonnantes que nous avons maintenant de nombreux satellites différents y volent, comme le nouveau satellite lancé par la NASA et l'Agence spatiale européenne appelé Solar Orbiter."
Plus d'informations : Maria D. Kazachenko, Une base de données sur les propriétés magnétiques et thermodynamiques des éruptions solaires confinées et éruptives, The Astrophysical Journal (2023). DOI :10.3847/1538-4357/ad004e
Fourni par l'Université du Colorado à Boulder
