Une illustration montrant EOVSA capturant une rafale radio pulsée d’une éruption solaire. Crédit : Sijie Yu de NJIT/CSTR ; Yuankun Kou de NJU; NASA SDO/AIA
Selon une nouvelle étude, des scientifiques ont identifié un sursaut radio solaire dans l’atmosphère du Soleil qui présente un schéma de signal similaire à celui d’un battement de cœur.
Une équipe internationale de chercheurs a publié sa découverte de l’emplacement de la source d’un signal radio émanant d’une éruption solaire de classe C à plus de 5 000 kilomètres au-dessus de la surface du Soleil dans la revue <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="
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Les chercheurs affirment que les résultats de l’étude pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les processus physiques derrière la libération d’énergie des éruptions solaires – les explosions les plus puissantes du système solaire.
“La découverte est inattendue”, a déclaré Sijie Yu, auteur correspondant de l’étude et astronome affilié au Centre de recherche solaire-terrestre du NJIT. “Ce modèle de battement est important pour comprendre comment l’énergie est libérée et dissipée dans l’atmosphère du Soleil lors de ces explosions incroyablement puissantes sur le Soleil. Cependant, l’origine de ces motifs répétitifs, également appelés pulsations quasi-périodiques, a longtemps été un mystère et une source de débat parmi les physiciens solaires.
Les rafales radio solaires sont des rafales intenses d’ondes radio du Soleil, qui sont souvent associées à des éruptions solaires et sont connues pour présenter des signaux avec des motifs répétitifs.
L’équipe a pu découvrir la source de ces signaux de modèle après avoir étudié les observations micro-ondes d’une éruption solaire le 13 juillet 2017, capturées par le radiotélescope du NJIT appelé Expanded Owens Valley Solar Array (EOVSA), qui est situé à Owens Valley Radio Observatoire (OVRO), près de Big Pine, Californie.
EOVSA observe régulièrement le Soleil dans une large gamme de fréquences micro-ondes de 1 à 18 gigahertz (GHz) et est sensible au rayonnement radio émis par les électrons à haute énergie dans l’atmosphère du Soleil, qui sont excités lors des éruptions solaires.
D’après les observations d’EOVSA sur l’éruption, l’équipe a révélé des rafales radio présentant un motif de signal se répétant toutes les 10 à 20 secondes, “comme un battement de coeur”, selon l’auteur principal de l’étude, Yuankun Kou, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université de Nanjing (NJU).
L’équipe a identifié un fort signal de pulsation quasi-périodique (QPP) à la base de la nappe de courant électrique s’étendant sur plus de 25 000 kilomètres à travers la région de torchage du noyau de l’éruption où des lignes de champ magnétique opposées se rapprochent, se rompent et se reconnectent, générant une énergie intense alimentant le éclater.
Mais étonnamment, Kou dit qu’ils ont découvert un deuxième battement de cœur dans l’éruption.
“Les motifs répétitifs ne sont pas rares pour les sursauts radio solaires”, a déclaré Kou. “Mais il est intéressant de noter qu’il existe une source secondaire à laquelle nous ne nous attendions pas située le long de la feuille de courant étirée qui pulse de la même manière que la source principale du QPP.”
“Les signaux proviennent probablement de reconnexions magnétiques quasi-répétitives au niveau de la nappe de courant de torche”, a ajouté Yu. « C’est la première fois qu’un signal radio quasi-périodique situé au niveau de la région de reconnexion est détecté. Cette détection peut nous aider à déterminer laquelle des deux sources a causé l’autre.
En utilisant les capacités d’imagerie micro-ondes uniques d’EOVSA, l’équipe a pu mesurer le spectre d’énergie des électrons au niveau des deux sources radio lors de cet événement.
« L’imagerie spectrale d’EOVSA nous a donné de nouveaux diagnostics spatialement et temporellement résolus des électrons non thermiques de l’éruption. … Nous avons constaté que la distribution des électrons à haute énergie dans la source principale de QPP varie en phase avec celle de la source secondaire de QPP dans la feuille de courant électronique », a déclaré Bin Chen, professeur agrégé de physique au NJIT et co-auteur de l’article. “C’est une indication forte que les deux sources de RRQ sont étroitement liées.”
Poursuivant leur enquête, les membres de l’équipe ont combiné la modélisation numérique 2.5D de l’éruption solaire, dirigée par l’autre auteur correspondant de l’article et professeur d’astronomie Xin Cheng au NJU, avec des observations de l’émission de rayons X mous des éruptions solaires observées par
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>NOAA[{“attribute=””>NOAAle satellite GOES de , qui mesure les flux de rayons X mous de l’atmosphère solaire dans deux bandes d’énergie différentes.
“Nous voulions savoir comment la périodicité se produit dans la feuille actuelle”, a déclaré Cheng. « Quel est le processus physique qui détermine la périodicité et comment est-il lié à la formation des QPP ? »
L’analyse de l’équipe a montré qu’il y a des îlots magnétiques, ou des structures en forme de bulles qui se forment dans la feuille de courant, se déplaçant quasi-périodiquement vers la région d’évasement.
“L’apparition d’îlots magnétiques dans la nappe de courant longuement étirée joue un rôle clé dans l’ajustement du taux de libération d’énergie lors de cette éruption”, a expliqué Cheng. “Un tel processus de libération d’énergie quasi-périodique conduit à une production répétée d’électrons à haute énergie, se manifestant sous forme de QPP dans les micro-ondes et les longueurs d’onde des rayons X mous.”
En fin de compte, Yu dit que les résultats de l’étude jettent une lumière nouvelle sur un phénomène important sous-jacent au processus de reconnexion qui entraîne ces événements explosifs.
«Nous avons enfin identifié l’origine des QPP dans les éruptions solaires à la suite d’une reconnexion périodique dans la feuille de courant des éruptions. … Cette étude incite à réexaminer les interprétations des événements du QPP précédemment signalés et leurs implications sur les éruptions solaires.
Référence : « Microwave Imaging of quasi-periodic pulsations at flare current sheet » par Yuankun Kou, Xin Cheng, Yulei Wang, Sijie Yu, Bin Chen, Edward P. Kontar et Mingde Ding, 12 décembre 2022, Communication Nature.
DOI : 10.1038/s41467-022-35377-0
L’étude a été financée par la National Science Foundation.
