Des scientifiques expliquent de mystérieuses caractéristiques ressemblant à des doigts dans les éruptions solaires


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  • En janvier 1999, des scientifiques ont observé des mouvements mystérieux au sein d’une éruption solaire.

    Contrairement aux éruptions typiques qui montraient une énergie brillante sortant du Soleil, cette éruption solaire affichait également un flux de mouvement vers le bas, comme si la matière retombait vers le Soleil. Décrits comme des « vides sombres descendants », les astronomes se sont demandé ce qu’ils voyaient exactement.

    Or, dans une étude publiée aujourd’hui dans Astronomie naturelle, astronomes au Centre d’Astrophysique | Harvard & Smithsonian (CfA) proposent une nouvelle explication des flux descendants mal compris, désormais appelés flux descendants supra-arcade (SAD) par la communauté scientifique.

    « Nous voulions savoir comment ces structures se produisent », explique l’auteur principal et astronome CfA Chengcai Shen, qui décrit les structures comme des « éléments sombres ressemblant à des doigts ». « Qu’est-ce qui les motive et sont-ils vraiment liés à la reconnexion magnétique? »

    Les scientifiques ont supposé que les SAD sont liés à la reconnexion magnétique depuis leur découverte dans les années 90. Le processus se produit lorsque les champs magnétiques se brisent, libérant un rayonnement rapide et extrêmement énergétique, puis se reforment.

    « Sur le Soleil, ce qui se passe, c’est que vous avez beaucoup de champs magnétiques qui pointent dans toutes les directions. Finalement, les champs magnétiques sont poussés ensemble au point où ils se reconfigurent et libèrent beaucoup d’énergie sous la forme d’une éruption solaire,  » déclare Kathy Reeves, co-auteur de l’étude et astronome CfA.

    Reeves ajoute: « C’est comme étirer un élastique et le couper au milieu. Il est stressé et étiré, donc il va revenir en arrière. »

    Les scientifiques ont supposé que les flux descendants sombres étaient des signes de champs magnétiques brisés « revenant » au Soleil après une éruption solaire.

    Mais il y avait un hic.

    La plupart des flux descendants observés par les scientifiques sont « étonnamment lents », explique le co-auteur Bin Chen, astronome au New Jersey Institute of Technology.

    Shen explique : « Cela n’est pas prédit par les modèles de reconnexion classiques, qui montrent que les flux descendants devraient être beaucoup plus rapides. C’est un conflit qui nécessite une autre explication. »

    Pour savoir ce qui se passait, l’équipe a analysé les images du flux descendant capturées par l’Atmospheric Imaging Assembly (AIA) à bord de l’Observatoire de dynamique solaire de la NASA. Conçu et construit en partie au CfA et dirigé par le Laboratoire d’astrophysique solaire de Lockheed Martin, l’AIA prend des images du Soleil toutes les douze secondes dans sept longueurs d’onde de lumière différentes pour mesurer les variations de l’atmosphère du Soleil.

    Ils ont ensuite réalisé des simulations 3D d’éruptions solaires et les ont comparées aux observations.

    Les résultats montrent que la plupart des SAD ne sont finalement pas générés par une reconnexion magnétique. Au lieu de cela, ils se forment d’eux-mêmes dans l’environnement turbulent et sont le résultat de l’interaction de deux fluides de densités différentes.

    Reeves dit que les scientifiques voient essentiellement la même chose qui se produit lorsque l’eau et l’huile sont mélangées : les deux densités de fluide différentes sont instables et finissent par se séparer.

    « Ces vides sombres en forme de doigts sont en fait une absence de plasma. La densité y est bien inférieure à celle du plasma environnant », explique Reeves.

    L’équipe prévoit de continuer à étudier les SAD et d’autres phénomènes solaires à l’aide de simulations 3D pour mieux comprendre la reconnexion magnétique. En comprenant les processus à l’origine des éruptions solaires et des éruptions solaires, ils pourraient finalement aider à développer des outils pour prévoir la météo spatiale et atténuer ses impacts.

    Les autres co-auteurs de l’article sont Xiaoyan Xie du CfA; Sijie Yu de l’Institut de technologie du New Jersey ; et Vanessa Polito du Bay Area Environmental Research Institute.

    Cette recherche a été soutenue par des subventions de la National Science Foundation.

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