Jan Egedal, professeur de physique à l'UW-Madison qui a mené une exploration de la reconnexion magnétique, se trouve à côté d'une chambre utilisée pour des expériences sur ce phénomène exotique. La reconnexion magnétique semble être impliquée dans certaines des explosions les plus violentes de l'univers; l'étude récente était la vue la plus claire de la reconnexion magnétique jamais mesurée dans l'espace. Les résultats " m'ont époustouflé, " dit-il. Crédit :David Tenenbaum/UW-Madison
Des physiciens de l'espace de l'Université du Wisconsin-Madison viennent de publier des détails sans précédent sur un phénomène étrange qui alimente les aurores boréales, les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (les plus grandes explosions de notre système solaire).
Les données sur la soi-disant "reconnexion magnétique" proviennent d'un quatuor de nouveaux engins spatiaux qui mesurent le rayonnement et les champs magnétiques en orbite terrestre haute.
"Nous regardons la meilleure image à ce jour de la reconnexion magnétique dans l'espace, " dit Jan Egedal, professeur de physique et auteur principal d'une étude sur Lettres d'examen physique . La reconnexion magnétique est difficile à décrire, mais il peut être vaguement défini comme la fusion de champs magnétiques qui libère une quantité étonnante d'énergie.
La reconnexion magnétique reste mystérieuse, d'autant plus qu'il « enfreint la loi standard » régissant les particules chargées, ou plasma, dit Egedal.
Egedal et ses collègues ont étudié les enregistrements du 15 octobre 2016, lorsque le satellite Magnetosphere Multiscale est passé par le point où le vent solaire rencontre le champ magnétique de la Terre. "Nos données montrent clairement que les électrons cessent soudainement de suivre les champs magnétiques et s'éloignent dans une autre direction, tire-bouchon et tournage. Cela demande des explications, " dit Egedal.
L'activité a confirmé les descriptions théoriques de la reconnexion magnétique. Mais il a violé la loi standard régissant le comportement des plasmas - des nuages de particules chargées qui comprennent, par exemple, le vent solaire. "La 'loi du plasma gelé' dit que les électrons et les champs magnétiques doivent toujours se déplacer ensemble, et du coup ça ne s'applique pas ici, " dit Egedal. " C'est l'exemple le plus clair jamais mesuré dans l'espace, et ça m'a époustouflé."
En haut :le mouvement des électrons dans le vent solaire est parallèle à la direction du champ magnétique. En bas :après reconnexion magnétique, les électrons perdent leur alignement avec le champ magnétique terrestre. Crédit :UW-Madison
"Nos équations vous disent que la reconnexion ne peut pas se produire, mais c'est le cas, " Egedal dit, "et nos résultats nous montrent quels facteurs doivent être ajoutés aux équations. Lorsque la loi est violée, nous pouvons obtenir une explosion. Même dans le champ magnétique modéré de la Terre, la reconnexion à partir d'une zone de seulement 10 kilomètres de diamètre peut changer le mouvement du plasma à des milliers de kilomètres de distance."
Dans les années 1970, les télescopes en orbite au-dessus du champ magnétique terrestre et de l'atmosphère ont commencé à renvoyer des données sur les rayons X et d'autres types de rayonnement non visibles. Plûtot vite, l'image séculaire du ciel comme un paisible rideau d'étoiles a été arrachée, révélant un zoo d'objets étranges, faisceaux puissants et explosions cataclysmiques.
Tous devaient être expliqués, et les théoriciens ont commencé à se concentrer sur la reconnexion magnétique, qui avait été esquissée en 1956. A présent, la reconnexion magnétique a été liée à :
"Presque tout ce que nous savons sur l'univers vient de la lumière qui nous parvient, " dit Cary Forest, également professeur de physique à l'UW-Madison. "Lorsque l'un de ces fantastiques télescopes spatiaux voit une rafale massive de rayons X qui ne dure que quelques dizaines de millisecondes provenant d'un objet dans une galaxie lointaine, cette explosion d'énergie géante à une si grande distance peut refléter un événement de reconnexion massif."
Mais il y a plus, Forest ajoute. "Quand les étoiles à neutrons fusionnent et émettent des rayons X, c'est la reconnexion magnétique. Avec ces télescopes en orbite avancés, à peu près tout ce qui est intéressant, qui s'éteint d'un coup, a probablement un élément de reconnexion majeur à sa racine."
La reconnexion magnétique sous-tend également les aurores aux deux pôles, dit Egedal. Lorsque la reconnexion se produit du côté solaire de la Terre, comme on l'a vu dans l'étude récente, "il modifie l'énergie magnétique dans le système. Cette énergie migre vers le côté nuit, et la même chose se passe là-bas, l'accélération des particules vers les pôles, former des aurores."
Au-delà d'offrir un aperçu du rôle de la reconnexion magnétique dans les explosions célestes, éruptions et émissions extraordinaires d'énergie, les observations ont un côté pratique en termes de météo spatiale :les explosions de matière chargée provenant du soleil peuvent endommager les satellites et même les équipements électriques au sol. Après une éruption solaire en 1989, par exemple, tout le système électrique du Québec s'est éteint après avoir capté une impulsion d'énergie de l'espace. « À travers les États-Unis d'un océan à l'autre, plus de 200 problèmes de réseau électrique ont éclaté quelques minutes après le début de l'orage magnétique du 13 mars, ", a écrit la NASA.
Aujourd'hui, Notes forestières, les systèmes de services publics modernes contiennent des commutateurs pour interrompre la boucle des conducteurs qui pourraient devenir des antennes captant une impulsion problématique du soleil.
"Si nous comprenons mieux la reconnexion, peut-être pouvons-nous améliorer les prévisions météorologiques spatiales, " dit Egedal. " Nous pouvons regarder le soleil pour prédire ce qui peut arriver dans deux à quatre jours, c'est le temps que met le vent du soleil pour atteindre la Terre."
