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Bien qu’il soit étudié depuis des décennies, le Soleil recèle encore certains mystères. C’est particulièrement le cas du différentiel de température observé entre la couronne et la surface solaires, la première étant bien plus chaude que la seconde. Plusieurs modèles théoriques ont été proposés pour expliquer ce phénomène, notamment le modèle des spicules plasmatiques. Et pour la première fois, des astrophysiciens ont pu directement observer ce processus.

Les astrophysiciens ont déjà suggéré que des jets de plasma solaire appelés spicules, provenant de l’intérieur, étaient responsables de l’effet de réchauffement, et pour la première fois, ils ont pu directement observer ce processus. Les nouvelles observations montrent que lorsque les champs magnétiques à la surface du Soleil s’inversent et se réalignent, des spicules se forment. L’étude a été publiée dans la revue Science.

Une observation directe et détaillée des spicules solaires

L’énergie du champ magnétique est convertie en énergie cinétique et thermique, qui est ensuite transférée aux spicules poussant à travers la chromosphère vers la couche la plus externe de l’atmosphère du Soleil, la couronne.

L’idée des spicules responsables de la tension magnétique du Soleil a déjà été évoquée à l’aide de simulations informatiques détaillées. À présent, en utilisant des images haute résolution des télescopes du Big Bear Solar Observatory (BBSO), les astronomes ont pu le constater in situ.

« Les observations sans précédent à haute résolution du télescope solaire Goode du BBSO, montrent clairement que lorsque des champs magnétiques de polarités opposées se reconnectent dans la basse atmosphère du Soleil, ces jets de plasma sont puissamment éjectés » explique la physicienne solaire Wenda Cao, du New Jersey Institute of Technology.

images spicules

Les télescopes du BBSO ont permis aux astrophysiciens d’obtenir des images détaillées de la formation et de l’évolution des spicules solaires. Crédits : Tanmoy Samanta et al. 2019

Ces jets ont une largeur de 200 à 500 kilomètres et atteignent des milliers de kilomètres avant de se dissiper. Ils se déplacent aussi à environ 100 km/s. Les chercheurs ont également utilisé des images capturées par le satellite Solar Dynamics Observatory de la NASA dans le spectre ultraviolet extrême (EUV) pour mesurer le transfert d’énergie dans les couches supérieures de l’atmosphère du Soleil.

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Mieux comprendre la dynamique des spicules et leur rôle dans l’énigme de la température de la couronne solaire

Ces images ont confirmé que les spicules pouvaient atteindre des températures d’environ 1 million de degrés Celsius. Cette explosion d’énergie élevée pourrait bien suffire à chauffer la couronne aux températures élevées enregistrées par les instruments. Les images haute résolution avec le BBSO sont essentielles à la collecte de données. Elles offrent des niveaux de détail sans précédent.

spicules solaires

Vue multicouche des spicules solaires : (de gauche à droite) des observations de la couronne de l’observatoire Solar Dynamics de la NASA, suivies d’images de l’observatoire solaire Big Bear de NJIT sur la chromosphère, la photosphère et les champs magnétiques associés. Crédits : NJIT

« C’est la première fois que nous voyons des preuves directes de la manière dont les spicules sont générés. Nous avons suivi ces caractéristiques dynamiques de la raie spectrale H-alpha, avons mesuré les champs magnétiques à leur point de départ, capturé la migration des éléments magnétiques émergents et vérifié leur interaction avec les champs magnétiques existants de polarité opposée » déclare Cao.

Bien que la nouvelle étude ne suffise pas à prouver de manière exhaustive que les spicules chauffent la couronne, la dynamique des spicules est bien mieux comprise maintenant. « Nos observations sur la formation de spicules, le réchauffement ultérieur et les flux de retour révèlent un processus complet de cycle de masse entre la chromosphère et la couronne » concluent les chercheurs.

Dans cette vidéo, la NASA explore la structure solaire et ses différentes composantes à l’aide de différents instruments :

Sources : Science

soleil spicules

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