La surface du Soleil danse. Contraints d'observer cette danse de loin, les scientifiques utilisent tous les outils à leur disposition pour rechercher des schémas et des connexions afin de découvrir les causes de ces grandes explosions. La cartographie de ces modèles pourrait aider les scientifiques à prédire le début de la météo spatiale qui éclate vers la Terre depuis le Soleil, interférant avec les communications et les signaux du système de positionnement mondial (GPS).
L'analyse de 191 éruptions solaires depuis mai 2010 par le Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA a récemment montré une nouvelle pièce dans le schéma: quelque 15 pour cent des éruptions ont une «éruption de phase tardive» distincte de quelques minutes à quelques heures plus tard qui n'a jamais été auparavant pleinement observé. Cette phase tardive de la torche pompe beaucoup plus d'énergie dans l'espace que ce qui avait été réalisé auparavant.
«Nous commençons à voir toutes sortes de nouvelles choses», explique Phil Chamberlin, scientifique adjoint de projet pour SDO au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md. «Nous constatons une forte augmentation des émissions d'une demi-heure à plusieurs heures plus tard , qui est parfois encore plus grande que les phases originales originales de la fusée. Dans un cas, le 3 novembre 2010, mesurer uniquement les effets de la torche principale signifierait sous-estimer la quantité d'énergie projetée dans l'atmosphère terrestre de 70%. »
L'ensemble du système météorologique spatial, de la surface du Soleil aux bords extérieurs du système solaire, dépend de la façon dont l'énergie est transférée d'un événement à un autre - la reconnexion magnétique près du Soleil est transférée à l'énergie de mouvement en barillet dans l'espace à l'énergie déposée dans l'atmosphère terrestre, par exemple. Une meilleure compréhension de cette éruption de phase tardive aidera les scientifiques à quantifier la quantité d'énergie produite lorsque le soleil éclate.
L'équipe a trouvé des preuves de ces phases tardives lorsque SDO a commencé à collecter des données en mai 2010 et que le Soleil a décidé de montrer. Au cours de cette toute première semaine, au milieu d'un temps par ailleurs assez calme pour le soleil, il y a eu environ neuf éruptions de tailles différentes. Les tailles des torches sont divisées en catégories, appelées A, B, C, M et X, qui ont longtemps été définies par l'intensité des rayons X émis au pic de la torche, telle que mesurée par le système satellite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite). GOES est un réseau de satellites exploité par la NOAA qui est en orbite géosynchrone près de la Terre depuis 1976. L'un des satellites GOES ne mesure que les émissions de rayons X et est une source cruciale d'informations sur la météo spatiale que le soleil nous envoie.
En mai 2010, cependant, SDO a observé ces éruptions avec sa vision à plusieurs longueurs d'onde. Il a enregistré des données indiquant que certaines autres longueurs d'onde de lumière ne se comportaient pas en synchronisation avec les rayons X, mais atteignaient un pic à d'autres moments.
"Pendant des décennies, notre norme pour les fusées éclairantes a été de regarder les rayons X et de voir quand ils atteignent un pic", explique Tom Woods, un scientifique de l'espace à l'Université du Colorado, Boulder, Colorado, qui est le premier auteur d'un article sur ce sujet. qui sera mis en ligne le 7 septembre dans le Astrophysical Journal. "C'est notre définition du moment où une fusée se déclenche. Mais nous voyions des pics qui ne correspondaient pas aux rayons X. " Woods dit qu'au début, ils étaient inquiets que les données soient une anomalie ou un problème dans les instruments. Mais alors qu'ils confirmaient les données avec d'autres instruments et regardaient les schémas se répéter pendant plusieurs mois, ils ont commencé à faire confiance à ce qu'ils voyaient. «Et puis nous sommes devenus excités», dit-il.
Au cours d'une année, l'équipe a utilisé l'instrument EVE (pour Extreme Ultraviolet Variability Experiment) sur SDO pour enregistrer les données de beaucoup plus de fusées éclairantes. EVE ne prend pas de photos conventionnelles. Woods est le chercheur principal de l'instrument EVE et il explique qu'il recueille toute la lumière du soleil à la fois, puis sépare précisément chaque longueur d'onde de la lumière et mesure son intensité. Cela ne produit pas de jolies images comme le font les autres instruments sur SDO, mais il fournit des graphiques qui montrent comment chaque longueur d'onde de la lumière devient plus forte, culmine et diminue avec le temps. EVE collecte ces données toutes les 10 secondes, un taux garanti pour fournir de toutes nouvelles informations sur la façon dont le soleil change, étant donné que les instruments précédents ne mesuraient ces informations toutes les heures et demie ou ne regardaient pas toutes les longueurs d'onde simultanément - pas assez d'informations pour obtenir une image complète du chauffage et du refroidissement de la torche.
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En enregistrant une lumière ultraviolette extrême, les spectres EVE ont montré quatre phases dans la durée de vie d'une torche moyenne. Les trois premiers ont été observés et sont bien établis. (Bien qu'EVE ait pu les mesurer et les quantifier sur une large gamme de longueurs d'onde lumineuses mieux que jamais.) La première phase est la phase impulsive des rayons X durs, dans laquelle des particules hautement énergétiques dans l'atmosphère du soleil pleuvent vers le surface du soleil après un événement explosif dans l'atmosphère connu sous le nom de reconnexion magnétique. Ils tombent librement pendant quelques secondes à quelques minutes jusqu'à ce qu'ils atteignent la basse atmosphère plus dense, puis la deuxième phase, la phase progressive, commence. En l'espace de quelques minutes à quelques heures, le matériau solaire, appelé plasma, est chauffé et explose, remontant le long de boucles magnétiques géantes, remplissant les boucles de plasma. Ce processus envoie tellement de lumière et de rayonnement qu'il peut être comparé à des millions de bombes à hydrogène.
La troisième phase est caractérisée par l'atmosphère du Soleil - la luminosité perdant la couronne, et est donc connue comme la phase de gradation coronale. Ceci est souvent associé à ce que l'on appelle une éjection de masse coronale, dans laquelle un grand nuage de plasma éclate à la surface du Soleil.
Mais la quatrième phase, la fusée de phase tardive, repérée par EVE était nouvelle. Entre une et cinq heures plus tard pour plusieurs des fusées éclairantes, ils ont vu un deuxième pic de matériau coronal chaud qui ne correspondait pas à un autre éclat de rayons X.
«De nombreuses observations ont repéré une augmentation du pic ultraviolet extrême quelques secondes à quelques minutes seulement après la phase principale de l'éruption, et ce comportement est considéré comme une partie normale du processus de l'éruption. Mais cette phase tardive est différente », déclare Chamberlin de Goddard, qui est également co-auteur du document. «Ces émissions se produisent beaucoup plus tard. Et cela se produit après que la fusée principale ait montré ce pic initial. »
Pour essayer de comprendre ce qui se passait, l'équipe a également examiné les images collectées à partir de l'assemblage d'imagerie avancée (AIA) de SDO. Ils ont pu voir l'éruption de la torche de la phase principale dans les images et ont également remarqué un deuxième ensemble de boucles coronales bien au-dessus du site de la torche d'origine. Ces boucles supplémentaires étaient plus longues et deviennent plus brillantes plus tard que l'ensemble d'origine (ou les boucles post-flare qui sont apparues quelques minutes après). Ces boucles étaient également physiquement distinctes des précédentes.
«L’intensité que nous enregistrons dans ces éruptions de phase tardive est généralement plus faible que l’intensité des rayons X», explique Woods. "Mais la phase tardive dure beaucoup plus longtemps, parfois pendant plusieurs heures, donc elle émet autant d'énergie totale que la torche principale qui ne dure généralement que quelques minutes." Parce que cette source d'énergie supplémentaire non réalisée auparavant de la torche est tout aussi importante pour avoir un impact sur l'atmosphère terrestre, Woods et ses collègues étudient maintenant comment les torches de phase tardive peuvent influencer la météo spatiale.
La fusée éclairante de phase tardive n'est, bien sûr, qu'une pièce du puzzle alors que nous essayons de comprendre l'étoile avec laquelle nous vivons. Mais en gardant une trace de l'énergie, en mesurant toutes les différentes longueurs d'onde de la lumière, en utilisant tous les instruments dont la NASA dispose, ces informations nous aident à tracer toutes les étapes de la grande danse du Soleil.
