Un graphique représentant l'ACE et le vent de la NASA et le vaisseau spatial Cluster de l'ESA rencontrant des jets de particules solaires. Crédit d'image: UC Berkeley Cliquez pour agrandir
Une flotte de sondes de météorologie spatiale de la NASA et de l'Agence spatiale européenne a observé un immense jet de particules électriquement chargées dans le vent solaire entre le Soleil et la Terre. Le jet, au moins 200 fois plus large que la Terre, était alimenté par des champs magnétiques en collision dans un processus appelé «reconnexion magnétique».
reconnexion magnétique dans le vent solaire
Ces jets sont le résultat d'accélérateurs de particules naturelles éclipsant tout ce qui est construit sur Terre. Les scientifiques construisent sur la Terre des accélérateurs de particules de plusieurs kilomètres pour briser les atomes ensemble afin de comprendre les lois fondamentales de la physique.
Des jets similaires alimentés par reconnexion se produisent dans le bouclier magnétique de la Terre, produisant des effets qui peuvent désactiver les satellites en orbite et provoquer de graves tempêtes magnétiques sur notre planète, perturbant parfois les centrales électriques.
Les jets interplanétaires récemment découverts sont beaucoup plus gros que ceux qui se trouvent dans le bouclier magnétique terrestre. La nouvelle observation est la première mesure directe indiquant que la reconnexion magnétique peut se produire à des échelles immenses.
La compréhension de la reconnexion magnétique est fondamentale pour comprendre les phénomènes explosifs dans tout l'Univers, tels que les éruptions solaires (explosions d'un milliard de mégatonnes dans l'atmosphère du Soleil), les sursauts gamma (sursauts intenses de rayonnement d'étoiles exotiques) et la fusion nucléaire en laboratoire. Tout comme une bande élastique peut soudainement se casser lorsqu'elle est trop tordue, la reconnexion magnétique est un processus naturel par lequel l'énergie dans un champ magnétique stressé est soudainement libérée lorsqu'elle change de forme, accélérant les particules (ions et électrons).
«Ce n'est qu'avec des mesures coordonnées par des vaisseaux spatiaux de connexion Soleil-Terre comme ACE, Wind et Cluster que nous pouvons explorer l'environnement spatial avec des détails sans précédent et en trois dimensions», explique le Dr Tai Phan, auteur principal des résultats, de l'Université de Californie. , Berkeley. "L'environnement spatial proche de la Terre est le seul laboratoire naturel où nous pouvons effectuer des mesures directes de la physique des phénomènes magnétiques explosifs se produisant dans tout l'Univers." L'article de Phan apparaît comme article de couverture dans Nature le 12 janvier.
Le vent solaire est un flux dilué de gaz électriquement chargé (ionisé) qui souffle continuellement du soleil. Parce que le vent solaire est chargé électriquement, il transporte des champs magnétiques solaires avec lui. Le vent solaire provenant de différents endroits du Soleil transporte des champs magnétiques pointant dans différentes directions. La reconnexion magnétique dans le vent solaire a lieu lorsque des «feuilles» de champs magnétiques dirigés de façon opposée sont pressées ensemble. Ce faisant, les feuilles se connectent pour former une section transversale en forme de X qui est ensuite annihilée ou cassée pour former une nouvelle géométrie de ligne magnétique. La création d'une géométrie magnétique différente produit de vastes jets de particules s'écoulant loin du site de reconnexion.
Jusqu'à récemment, la reconnexion magnétique était principalement signalée dans la «magnétosphère» de la Terre, le bouclier magnétique naturel entourant la Terre. Il est composé de lignes de champ magnétique générées par notre planète, et nous défend du flux continu de particules chargées qui composent le vent solaire en les déviant. Cependant, lorsque les lignes de champ magnétique interplanétaire transportées par le vent solaire se trouvent dans l'orientation opposée aux lignes de champ magnétique de la Terre, la reconnexion est déclenchée et le matériau solaire peut percer le bouclier terrestre.
Certains événements de reconnexion antérieurs mesurés dans la magnétosphère de la Terre suggéraient que le phénomène était intrinsèquement aléatoire et inégal, ne s'étendant pas sur plus de quelques dizaines de milliers de kilomètres (miles). Cependant, "Cette découverte règle un débat de longue date sur la question de savoir si la reconnexion est intrinsèquement inégale, ou si elle peut plutôt opérer dans de vastes régions de l'espace", a déclaré le Dr Jack Gosling de l'Université du Colorado, co-auteur de l'article et pionnier de la recherche sur la reconnexion dans l'espace.
L'image plus large de la reconnexion magnétique a émergé lorsque six vaisseaux spatiaux? les quatre vaisseaux spatiaux du Cluster de l’Agence spatiale européenne et les sondes Advanced Composition Explorer (ACE) et Wind de la NASA? volaient dans le vent solaire à l'extérieur de la magnétosphère terrestre le 2 février 2002 et ont fait une découverte fortuite. Pendant une période d'environ deux heures et demie, tous les engins spatiaux ont observé en séquence un seul énorme flux de particules à jets, d'au moins 2,5 millions de kilomètres de large (environ 1,5 million de milles ou près de 200 diamètres terrestres), provoqué par le plus grand événement de reconnexion jamais mesuré directement.
"Si la reconnexion observée était inégale, un ou plusieurs vaisseaux spatiaux n'auraient probablement pas rencontré un flux accéléré de particules", a déclaré Phan. «De plus, des événements de reconnexion inégaux et aléatoires auraient entraîné la détection de jets différents par des engins spatiaux dirigés dans des directions différentes, ce qui n'était pas le cas.»
Étant donné que le vaisseau spatial a détecté le jet pendant plus de deux heures, la reconnexion doit avoir été presque régulière pendant au moins cette période. 27 autres événements de reconnexion à grande échelle? avec les jets associés - ont été identifiés par ACE et Wind, dont quatre s'étendaient sur plus de 50 diamètres terrestres, soit 650 000 kilomètres (environ 400 000 milles). Grâce à ces données supplémentaires, l'équipe a pu conclure que la reconnexion dans le vent solaire doit être considérée comme un phénomène étendu et constant.
L'événement du 2 février 2002 aurait pu être considérablement plus important, mais le vaisseau spatial n'était pas séparé par plus de 200 diamètres terrestres, de sorte que sa véritable ampleur est inconnue. Deux nouvelles missions de la NASA aideront à évaluer la taille réelle de ces événements et à les examiner plus en détail. La mission de l'Observatoire des relations terrestres solaires (STEREO), dont le lancement est prévu en mai ou juin 2006, consistera en deux vaisseaux spatiaux en orbite autour du Soleil de part et d'autre de la Terre, séparés par jusqu'à 186 millions de miles (près de 300 millions de kilomètres). Leur mission principale est d'observer les éjections de masse coronales, des éruptions d'un milliard de tonnes de gaz électriquement chargé du Soleil, en trois dimensions. Cependant, l'engin spatial pourra également détecter des événements de reconnexion magnétique se produisant dans le vent solaire avec des instruments qui mesurent les champs magnétiques et les particules chargées. La mission magnétosphérique multi-échelles (MMS), dont le lancement est prévu en 2013, utilisera quatre engins spatiaux identiques sur diverses orbites terrestres pour effectuer des études détaillées de la cause de la reconnexion magnétique dans la magnétosphère terrestre.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
