L’équipe scientifique WISPR (Wide-field Imager for Parker Solar Probe), dirigée par le Laboratoire de recherche navale (NRL) des États-Unis, a capturé le développement de turbulences lorsqu’une éjection de masse coronale (CME) interagissait avec le vent solaire ambiant dans l’espace circumsolaire. Cette découverte est rapportée dans le Journal d’astrophysique.
Profitant de son emplacement unique dans l’atmosphère solaire, le télescope WISPR construit par le LNR dans le cadre de la mission Parker Solar Probe (PSP) de la NASA, exploité par le laboratoire de physique appliquée de l’université Johns Hopkins (JHUAPL), a capturé avec des détails sans précédent l’interaction entre un CME et le vent solaire ambiant de fond. À la surprise de l’équipe WISPR, les images de l’un des télescopes ont montré ce qui semblait être des tourbillons turbulents, appelés instabilités de Kelvin-Helmholtz (KHI). De telles structures ont été représentées dans l’atmosphère terrestre sous la forme de trains de nuages ressemblant à des vagues en croissant et sont le résultat d’un fort cisaillement du vent entre les niveaux supérieur et inférieur du nuage. Ce phénomène, bien que rarement observé, semble se produire régulièrement à l’interface des écoulements de fluides lorsque les bonnes conditions sont réunies.
“Nous n’avions jamais prévu que les structures KHI pourraient se développer à des échelles suffisamment grandes pour être représentées dans des images CME en lumière visible dans l’héliosphère lorsque nous avons conçu l’instrument”, a déclaré Angelos Vourlidas, Ph.D., JHUAPL et scientifique du projet WISPR. “Ces observations détaillées montrent la puissance du détecteur haute sensibilité WISPR combinée au point de vue rapproché offert par l’orbite unique de rencontre avec le soleil de Parker Solar Probe”, a déclaré Mark Linton, Ph.D., responsable de la théorie et de la modélisation de l’héliophysique du LNR. Section et chercheur principal pour l’instrument WISPR.
Les structures KHI ont été détectées par l’œil attentif d’un membre en début de carrière de l’équipe WISPR, Evangelos Paouris, Ph.D., George Mason University. Paouris et ses collègues du WISPR ont entrepris une enquête approfondie pour vérifier que les structures étaient bien des vagues KHI. Les résultats font non seulement état d’un phénomène extrêmement rare, même sur Terre, mais ouvrent également une nouvelle fenêtre d’investigation ayant des conséquences importantes pour les communautés civiles et du ministère de la Défense (DOD).
“La turbulence qui donne naissance au KHI joue un rôle fondamental dans la régulation de la dynamique des CME circulant dans le vent solaire ambiant. Par conséquent, comprendre la turbulence est essentiel pour parvenir à une compréhension plus approfondie de l’évolution et de la cinématique des CME”, a déclaré Paouris. Par extension, ces connaissances permettront de prévoir plus précisément l’arrivée des CME à proximité de la Terre et leurs effets sur les ressources spatiales civiles et du DOD, protégeant ainsi la société et les combattants.
“L’imagerie directe de phénomènes éphémères extraordinaires comme KHI avec WISPR/PSP est une découverte qui ouvre une nouvelle fenêtre pour mieux comprendre la propagation des CME et leur interaction avec le vent solaire ambiant”, a déclaré Paouris.
WISPR est le seul instrument d’imagerie embarqué dans la mission Parker Solar Probe de la NASA. L’instrument, conçu, développé et dirigé par NRL, enregistre des images en lumière visible de la couronne solaire et du flux solaire dans deux caméras superposées qui observent ensemble une largeur angulaire de plus de 100 degrés par rapport au Soleil. Cette mission de la NASA se déplace plus près du Soleil que toute autre mission. PSP utilise une série de survols de Vénus pour réduire progressivement son périhélie de 36 rayons solaires en 2018 à 9,5 en 2025. La mission approche de son 19e périhélie le 30 mars 2024 à une distance de 11,5 rayons solaires du centre du Soleil.
En observant les données, l’équipe a découvert que l’instabilité de Kelvin-Helmholtz est excitée à la frontière entre le CME et le vent ambiant, car les deux circulent à des vitesses nettement différentes. Les structures de type vortex résultantes sont analysées par rapport à ce que prédit l’instabilité de Kelvin-Helmholtz, et des déductions sont présentées sur ce que doivent être l’intensité et la densité du champ magnétique local pour permettre une telle instabilité dans cet environnement.
2024-03-28 00:19:47
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