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Le Soleil éjecte régulièrement de la matière superficielle dans l’espace, dans un phénomène appelé “éjection de masse coronale” (EMC). Lors d’un événement de ce type, une onde contenant des particules chargées traverse l’espace, transportée par les vents solaires. Récemment et par le biais d’un réseau de satellites, la NASA a réussi à mesurer précisément une onde de choc interplanétaire résultant d’un phénomène sous-jacent à une telle éjection.

Ce sont de véritables ondes de choc interplanétaires en provenance du Soleil, des éclats de particules chargées, qui atteignent l’ensemble de notre système solaire. Mais pour mesurer précisément une telle onde, il est nécessaire de disposer d’instruments précis et parfaitement calibrés. Une tâche bien plus difficile qu’on ne pourrait l’imaginer. Pour la première fois, des scientifiques de la NASA y sont parvenus, à l’aide d’un réseau de satellites spécifique.

Ces ondes de choc sont constituées de particules chargées, transférant de l’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques. Comprendre comment elles se produisent dans le voisinage de la Terre pourrait s’avérer utile à plus grande échelle, car ces types d’ondes sont également émis par des objets célestes très énergiques, tels que les supernovas ou les trous noirs.

Le vent solaire, un flux de plasma composé principalement d’ions et d’électrons, transporte les particules chargées en question avant d’atteindre la Terre et les différents astres du Système solaire. Il en existe deux types : le vent rapide et le vent lent. Lorsqu’un flux rapide dépasse un flux lent (vent lent), une onde de choc est créée, donnant lieu à des ondulations qui peuvent se propager dans le système solaire tout entier.

Pour détecter ces ondes de choc, les scientifiques ont utilisé le réseau de satellites de la mission Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) de la NASA, composé de quatre exemplaires. Grâce à leur précision et à un calibrage précis, les chercheurs ont réussi à capter et mesurer une onde de choc qui se propageait dans l’espace.

reseau satellites mission MMS NASA

Vue d’artiste montrant le réseau de satellites de la mission MMS de la NASA. Crédits : NASA/GSFC

Au moment de la détection, les satellites étaient espacés d’environ 20 à 30 kilomètres, suffisamment proches pour détecter le phénomène interplanétaire, le signal ayant été détecté avec une demi-seconde d’intervalle entre chaque satellite.

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« Les vaisseaux du réseau (MMS) ont obtenu des mesures de particules et de champ sans précédent, en haute résolution, d’un événement d’onde de choc interplanétaire », indiquent les chercheurs dans leur article. C’est une première mondiale. Les résultats de l’étude ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research.

Les “instruments d’investigation rapide du plasma”, embarqués à bord des MMS, étaient chargés de prendre les mesures essentielles, à savoir une série de dispositifs capables de mesurer les ions et les électrons dans l’espace, avec une fréquence allant jusqu’à six fois par seconde. Deux amas d’ions ont été détectés par ces derniers. Le premier provenait de l’onde de choc provoquée par les vents solaires, et le second résultait de l’effet de répulsion généré par le passage de l’onde elle-même.

L’équipe explique que cela aide à expliquer comment l’énergie et l’accélération se transmettent lorsque ces ondes se déplacent. En raison de la taille relativement réduite de la zone couverte par les MMS, les chercheurs ont également été en mesure de détecter des irrégularités à petite échelle au cours du choc.

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onde de choc solaire animation

Animation montrant l’onde de choc et les ions solaires réfléchis, mesurés avec les MMS. Crédits : Ian Cohen

Selon l’équipe responsable des recherches les plus récentes, davantage de mesures d’onde de choc devraient être effectuées avec les MMS. Ils aimeraient pouvoir utiliser le réseau pour détecter également des événements similaires plus faibles et plus rares, moins compris par les scientifiques.

Les MMS n’en sont pas à leur coup d’essai : le réseau avait déjà été chargé d’analyser la façon dont l’énergie est dispersée lorsque les tempêtes solaires frappent l’atmosphère terrestre, et d’enregistrer d’autres changements importants dans notre magnétosphère.

En fin de compte, ces ondes de choc interplanétaires contribuent à la météo spatiale, ce qui peut avoir des effets dramatiques sur notre propre planète. C’est pourquoi les scientifiques tiennent à en apprendre davantage à leur sujet, non seulement pour faire de nouvelles découvertes, mais également pour affiner les hypothèses existantes. « L’étude des ondes de choc interplanétaires à ces échelles cinétiques offre de nouveaux bancs d’essai pour notre compréhension actuelle », concluent les chercheurs.

Source : Journal of Geophysical Research

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