Concept d’artiste de la sonde solaire Parker de la NASA. Crédit : NASA/Johns Hopkins APL
Un instrument fabriqué par des scientifiques et des ingénieurs du Center for Astrophysics a permis de vérifier que, pour la première fois dans l’histoire, un vaisseau spatial est entré dans la couronne du Soleil.
Un vaisseau spatial lancé par Nasa a fait ce qui était autrefois considéré comme impossible. Le 28 avril, la sonde solaire Parker est entrée avec succès dans la couronne solaire, un environnement extrême d’environ 2 millions de degrés. Fahrenheit.
Le moment historique a été atteint grâce à une large collaboration de scientifiques et d’ingénieurs, dont des membres du Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian (CfA) qui a construit et surveillé un instrument clé à bord de la sonde : la Solar Probe Cup. La tasse recueille des particules de l’atmosphère du Soleil qui ont aidé les scientifiques à vérifier que le vaisseau spatial avait effectivement traversé la couronne.
« Le but de toute cette mission est d’apprendre comment fonctionne le Soleil. Nous pouvons y parvenir en volant dans l’atmosphère solaire », explique Michael Stevens, astrophysicien au CfA qui aide à surveiller la coupe. “La seule façon de le faire est que le vaisseau spatial franchisse la frontière extérieure, que les scientifiques appellent le point d’Alfvén. Donc, une partie fondamentale de cette mission est de pouvoir mesurer si nous avons franchi ou non ce point critique. »
La sonde solaire Parker de la NASA a maintenant fait ce qu’aucun vaisseau spatial n’a fait auparavant : elle a officiellement touché le Soleil. Lancé en 2018 pour étudier les plus grands mystères du Soleil, le vaisseau spatial a maintenant frôlé le bord de l’atmosphère solaire et recueilli de nouvelles observations rapprochées de notre étoile. Cela nous permet de voir le Soleil comme jamais auparavant, y compris les découvertes de deux nouveaux articles, qui ont été présentés à l’AGU, qui aident les scientifiques à répondre à des questions fondamentales sur le Soleil. Crédit : NASA GSFC/CIL/Brian Monroe
La couronne est la couche la plus externe de l’atmosphère du Soleil où de puissants champs magnétiques se lient plasma et empêcher les vents solaires turbulents de s’échapper. Le point d’Alfvén est le moment où les vents solaires dépassent une vitesse critique et peuvent se libérer de la couronne et des champs magnétiques du Soleil. Avant le 28 avril, le vaisseau spatial volait juste au-delà de ce point.
« Si vous regardez des photos rapprochées du Soleil, vous verrez parfois ces boucles ou poils brillants qui semblent se détacher du Soleil mais se reconnecter avec lui », explique Stevens. “C’est la région dans laquelle nous avons volé – une zone où le plasma, l’atmosphère et le vent sont magnétiquement bloqués et interagissent avec le Soleil.”
Selon les données recueillies par la coupe, le vaisseau spatial est entré dans la couronne trois fois le 28 avril, à un moment donné pendant cinq heures maximum. Un article scientifique décrivant le jalon a été accepté pour publication dans le Lettres d’examen physique.
Parker Solar Probe a maintenant “touché le Soleil”, traversant l’atmosphère externe du Soleil, la couronne pour la première fois en avril 2021. La limite qui marque le bord de la couronne est la surface critique d’Alfvén. À l’intérieur de cette surface (cercle à gauche), le plasma est connecté au Soleil par des ondes qui vont et viennent vers la surface. Au-delà (cercle à droite), les champs magnétiques et la gravité du Soleil sont trop faibles pour contenir le plasma et il devient le vent solaire, traversant le système solaire si vite que les vagues dans le vent ne peuvent jamais voyager assez vite pour revenir à le soleil. Crédit : NASA/Johns Hopkins APL/Ben Smith
L’astrophysicien de CfA Anthony Case, le scientifique des instruments de la Solar Probe Cup, affirme que l’instrument lui-même est un exploit d’ingénierie incroyable.
“La quantité de lumière frappant la sonde solaire Parker détermine la température de l’engin spatial”, explique Case. « Alors qu’une grande partie de la sonde est protégée par un bouclier thermique, notre coupe est l’un des deux seuls instruments qui dépassent et n’ont aucune protection. Il est directement exposé au soleil et fonctionne à une température très élevée pendant qu’il effectue ces mesures ; il fait littéralement chaud, avec des parties de l’instrument à plus de 1800 degrés Fahrenheit [1,000 degrees Celsius], et rouge-orange brillant.
Pour éviter la dégradation, l’appareil est construit avec des matériaux qui ont des points de fusion élevés, comme le tungstène, le niobium, le molybdène et le saphir.
Mais le succès de la Parker Solar Probe représente bien plus qu’une innovation technologique. Il existe de nombreux mystères concernant l’étoile la plus proche de la Terre que les scientifiques espèrent que la sonde pourra aider à résoudre.
Par exemple, « Nous ne savons pas vraiment pourquoi l’atmosphère extérieure du Soleil est tellement plus chaude que le Soleil lui-même », explique Stevens. “Le Soleil est à 10 000 degrés Fahrenheit [5,500 degrees Celsius], mais son atmosphère est d’environ 3,6 millions de degrés Fahrenheit [2 million degrees Celsius]. “
Il ajoute : « Nous savons que l’énergie provient des champs magnétiques bouillonnants à la surface du soleil, mais nous ne savons pas comment l’atmosphère du Soleil absorbe cette énergie. »
De plus, les explosions du Soleil, comme les éruptions solaires et les vents solaires à grande vitesse, peuvent avoir un impact direct sur la Terre, perturbant les réseaux électriques et les communications radio.
La sonde solaire Parker peut aider à mieux comprendre tous ces phénomènes alors qu’elle continue d’orbiter autour du Soleil et prend des mesures et des données pour que les scientifiques les analysent ici sur Terre.
Case dit: “Le plasma autour du Soleil peut agir comme un laboratoire qui nous renseigne sur les processus qui se déroulent dans presque tous les objets astronomiques de l’univers entier.”
La réalisation historique de la sonde solaire Parker a été annoncée lors d’une conférence de presse lors de la réunion d’automne de l’American Geophysical Union (AGU). Le panel de la conférence de presse comprenait l’ancien scientifique du CfA Justin Kasper et Kelly Korreck qui est actuellement en rotation au siège de la NASA. Tous deux ont travaillé sur la sonde pendant leur mandat au CfA.
À propos de SWAP
L’enquête Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) est supervisée par le Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian. SWEAP est un ensemble de quatre instruments sur le Parker Solar Probe, le Solar Probe Cup et trois capteurs Solar Probe ANalyzer qui mesurent les ions et les électrons. Les autres membres de l’équipe SWEAP comprennent le Université de Californie, Berkeley Laboratoire des sciences spatiales ; Université du Michigan; le Centre de vol spatial Marshall de la NASA ; l’Université d’Alabama Huntsville; le Massachusetts Institute of Technology; Laboratoire national de Los Alamos ; Laboratoire Draper; Laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins ; et le Goddard Space Flight Center de la NASA.
À propos du Centre d’astrophysique | Harvard et Smithsonian
Le Centre d’Astrophysique | Harvard & Smithsonian est une collaboration entre Harvard et le Smithsonian conçue pour poser – et finalement répondre – aux plus grandes questions non résolues de l’humanité sur la nature de l’univers. Le Center for Astrophysics a son siège à Cambridge, MA, avec des installations de recherche à travers les États-Unis et dans le monde.
Pour en savoir plus sur cette histoire, voir La sonde solaire Parker de la NASA touche le soleil pour la première fois.
Référence : « I Enters the Magnetically Dominated Solar Corona » par JC Kasper et al., 14 décembre 2021, Lettres d’examen physique.
DOI : 10.1103/PhysRevLett.127.255101
