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Directionnalité des éruptions solaires

Directionnalité des éruptions solaires


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J'ai lu un certain nombre d'articles sur les éjections de masse coronale (CME) et les éruptions solaires et j'essaie d'établir la direction de leur rayonnement.

Je suis conscient que le rayonnement de ces événements solaires ne se déplace pas directement vers l'extérieur de la direction du soleil, mais suit les lignes de force magnétiques et peut être soumis à des tourbillons et à d'autres effets qui modifient la direction du voyage.

Alors ma question est : À quoi ressemble le graphique de l'intensité de rayonnement moyenne en fonction de la distribution radiale pour un point dans l'espace lointain (intensité de rayonnement v degrés à partir de la ligne d'intensité maximale) pour une éruption solaire passagère ou CME ? Aux fins de cette question, l'espace profond est la région entre les orbites de Vénus et de Mars

Éditer

Aux fins de cette question, le « rayonnement » désigne le rayonnement particulaire tel que les électrons, les noyaux lourds et surtout les protons provenant du Soleil lors d'une éruption solaire ou CME (crête de flux en Watts par mètre carré).

Dans le cas où une réponse exacte n'est pas disponible, une réponse approximative serait acceptable.


Éruption solaire

Nos rédacteurs examineront ce que vous avez soumis et détermineront s'il faut réviser l'article.

Éruption solaire, éclaircissement intense soudain dans la couronne solaire, généralement à proximité d'une inversion magnétique à proximité d'un groupe de taches solaires. La poussée se développe en quelques minutes, voire quelques secondes, et peut durer plusieurs heures. Des particules de haute énergie, des flux d'électrons, des rayons X durs et des sursauts radio sont souvent émis, et une onde de choc se produit lorsque l'éruption interagit avec le milieu interplanétaire. L'éruption se produit au-dessus de la surface dans la couronne, et l'énergie déposée à la surface fait apparaître un nuage super chaud, d'environ 100 millions de Kelvins (100 millions de °C, ou 180 millions de °F), qui est une source forte et durable de X -des rayons. Les éruptions plus petites ne montrent pas tous ces attributs, et les éruptions se produisent rarement au cours des trois ou quatre années de taches solaires minimales. Les plus grandes éruptions se produisent en association avec de grandes taches solaires qui ont des gradients magnétiques forts et des courants importants, qui sont la source de l'énergie des éruptions. Il existe une classe d'éruptions sans tache associées aux éruptions de filaments. Elles sont grandes et produisent parfois des éjections de masse coronale mais produisent peu de particules à haute énergie.

Les fusées éclairantes sont plus brillantes que l'ensemble du Soleil en rayons X et en lumière ultraviolette. Les photons de rayons X et les particules de haute énergie arrivent immédiatement, mais le flux de particules principal arrive quelques jours plus tard.


Une éruption solaire a frappé la Terre aujourd'hui, ont révélé des astronomes

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Tempête solaire : la NASA capture le moment où une tache solaire explose

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Les tempêtes solaires ont le potentiel de constituer une menace sérieuse pour la Terre. Un flux de particules émises par le Soleil peut interférer avec la technologie des satellites de la Terre. Les experts ne sont que trop conscients du risque qu'ils représentent, c'est pourquoi ils les surveillent de près.

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Pas plus tard qu'aujourd'hui, les astronomes ont noté qu'une éjection de masse coronale (CME) a ​​jeté un coup d'œil à l'atmosphère terrestre.

Les CME se concrétisent par la présence de « taches solaires » à la surface de notre étoile hôte.

Ils sont généralement plus froids que le reste de la surface du Soleil, car les taches solaires sont des zones de forts champs magnétiques.

Le magnétisme est si fort qu'il empêche une partie de la chaleur de s'échapper.

Une éruption solaire a frappé la Terre aujourd'hui, ont révélé des astronomes (Image: GETTY)

Les tempêtes solaires ont le potentiel de constituer une menace sérieuse pour la Terre (Image: GETTY)

Cependant, au fur et à mesure que le champ magnétique se développe, il augmente la pression dans la tache solaire qui peut éclater sous forme d'éruption solaire ou de CME.

Un CME qui a été publié le 28 mai est finalement arrivé sur Terre après un voyage de quatre jours depuis le Soleil, frappant aujourd'hui vers 14 heures BST.

Cependant, la tempête solaire n'était pas assez puissante pour causer des dommages à la Terre ou à sa technologie.

Le site d'astronomie Space Weather a déclaré: "Un CME a frappé le champ magnétique terrestre aujourd'hui, le 2 juin, à environ 1300 UT.

Un CME sorti le 28 mai est enfin arrivé sur Terre (Image : GETTY)

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"C'était un coup dur, porté par un nuage d'orage qui a quitté le soleil le 28 mai.

"Le faible impact a à peine modifié la vitesse du vent solaire autour de la Terre (données) et n'a pas déclenché de tempête géomagnétique."

La plus grande tempête solaire que nous connaissions était l'événement Carrington qui s'est produit en septembre 1859.

Au cours de cette tempête solaire, le soleil a déclenché une série de puissantes éruptions solaires dans l'espace qui étaient si puissantes que les bureaux des opérateurs télégraphiques ont connu une augmentation de l'électricité qui a entraîné l'incendie de certains bâtiments.

Faits et chiffres sur le soleil (Image : EXPRESS)

Tendance

Maintenant, dans un monde beaucoup plus dépendant de la technologie, les conséquences d'une énorme tempête solaire seraient beaucoup plus dévastatrices, et la menace a jusqu'à présent été ignorée, a précédemment déclaré Avi Loeb, professeur de sciences à l'Université Harvard.

Le professeur Loeb et son collègue le docteur Manasavi Lingam pensent qu'une énorme tempête solaire similaire à l'événement Carrington pourrait coûter jusqu'à 16 000 milliards de livres sterling (20 000 milliards de dollars).

Le professeur Loeb a déclaré : &ldquoLe soleil est généralement considéré comme un ami et la source de la vie, mais cela pourrait aussi être le contraire.

&ldquoNous prévoyons que dans 150 ans, il y aura un événement qui causera des dommages comparables aux 20 000 milliards de dollars actuels, et les dommages augmenteront de façon exponentielle par la suite jusqu'à ce que le développement technologique sature. Une telle prévision n'a jamais été tentée auparavant.&rdquo


Fusées solaires

Les lignes de champ magnétique près des taches solaires s'emmêlent, se croisent et se réorganisent souvent. Cela peut provoquer une explosion soudaine d'énergie appelée éruption solaire. Les éruptions solaires libèrent beaucoup de rayonnement dans l'espace. Si une éruption solaire est très intense, le rayonnement qu'elle libère peut interférer avec nos communications radio ici sur Terre.

L'observatoire de la dynamique solaire de la NASA a capturé cette image d'une éruption solaire, comme on le voit dans le flash lumineux. Une boucle de matière solaire, une éjection de masse coronale (CME), peut également être vue s'élever du limbe droit du Soleil. Crédit image : NASA/SDO/Goddard

Les éruptions solaires sont parfois accompagnées d'un éjection de masse coronale (CME en abrégé). Les CME sont d'énormes bulles de rayonnement et de particules du Soleil. Ils explosent dans l'espace à très grande vitesse lorsque les lignes de champ magnétique du Soleil se réorganisent soudainement.


Le donnant-donnant des méga-fusées des étoiles

Crédit : CC0 Domaine public

Les longues relations entre les étoiles et les planètes qui les entourent, y compris le Soleil et la Terre, peuvent être encore plus complexes qu'on ne le pensait auparavant. C'est l'une des conclusions d'une nouvelle étude impliquant des milliers d'étoiles à l'aide de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

En menant la plus grande enquête jamais réalisée sur les régions de formation d'étoiles en rayons X, une équipe de chercheurs a aidé à mettre en évidence le lien entre des éruptions très puissantes, ou des explosions, d'étoiles jeunes, et l'impact qu'elles pourraient avoir sur les planètes en orbite.

"Notre travail nous dit comment le Soleil a pu se comporter et affecter la jeune Terre il y a des milliards d'années", a déclaré Kostantin Getman de la Pennsylvania State University à University Park, Pennsylvanie, qui a dirigé l'étude. "À certains égards, c'est notre histoire d'origine ultime : comment la Terre et le système solaire sont apparus."

Les scientifiques ont examiné les données de rayons X de Chandra de plus de 24 000 étoiles dans 40 régions différentes où les étoiles se forment. Ils ont capturé plus d'un millier d'étoiles qui ont émis des éruptions beaucoup plus énergétiques que l'éruption la plus puissante jamais observée par les astronomes modernes sur le Soleil, le "Solar Carrington Event" en 1859. Les "super" éruptions sont au moins cent mille fois plus importantes. énergique que l'événement Carrington et les « méga » flambées jusqu'à 10 millions de fois plus énergiques.

Ces puissantes éruptions observées par Chandra dans ce travail se produisent dans toutes les régions de formation d'étoiles et parmi les jeunes étoiles de toutes les masses différentes, y compris celles similaires au Soleil. Ils sont également observés à tous les stades différents de l'évolution des jeunes étoiles, allant des premiers stades lorsque l'étoile est fortement incrustée dans la poussière et le gaz et entourée d'un grand disque de formation de planètes, aux stades ultérieurs où les planètes se seraient formées et les disques sont partis. Les étoiles de l'étude ont des âges estimés à moins de 5 millions d'années, par rapport à l'âge du Soleil de 4,5 milliards d'années.

La nébuleuse de la lagune, l'une des régions de formation d'étoiles de la dernière étude, se trouve à environ 4 400 années-lumière de la Terre dans la galaxie de la Voie lactée où se trouvent les étoiles. Ce champ de vision montre la partie sud d'une grande bulle d'hydrogène gazeux, ainsi qu'un amas de jeunes étoiles. Les rayons X de Chandra (violet) ont été combinés avec des données infrarouges (bleu, or et blanc) ont été combinés avec des données infrarouges du télescope spatial Spitzer dans cette image composite. Crédit : Rayons X : NASA/CXC/Penn State/K. Getman, et al. Infrarouge : NASA/JPL/Spitzer

L'équipe a découvert que plusieurs super-éruptions se produisent par semaine pour chaque jeune étoile, en moyenne sur l'ensemble de l'échantillon, et environ deux méga-éruptions chaque année.

"Nous voulons savoir quels types d'impact - bon et mauvais - ces éruptions ont sur les premières vies des planètes", a déclaré le co-auteur Eric Feigelson, également de Penn State. "Des fusées aussi puissantes peuvent avoir des implications majeures."

Au cours des deux dernières décennies, les scientifiques ont soutenu que ces éruptions géantes peuvent aider à "donner" des planètes à des étoiles encore en formation en éloignant le gaz des disques de matière qui les entourent. Cela peut déclencher la formation de cailloux et d'autres petits matériaux rocheux qui sont une étape cruciale pour la formation des planètes.

D'un autre côté, ces éruptions peuvent « emporter » des planètes qui se sont déjà formées en faisant exploser toute atmosphère avec un rayonnement puissant, entraînant peut-être leur évaporation et leur destruction complètes en moins de 5 millions d'années.

RCW 120 est une autre région de formation d'étoiles qui faisait partie de la nouvelle recherche. Elle est légèrement plus éloignée que la nébuleuse de la Lagune à une distance d'environ 5 500 années-lumière. Cette vue de RCW 120, qui a les mêmes longueurs d'onde et couleurs que le composite Lagoon, contient une bulle d'hydrogène gazeux en expansion, d'environ 13 années-lumière de diamètre. Cette structure peut balayer la matière dans une coquille dense et déclencher la formation d'étoiles. Crédit : Rayons X : NASA/CXC/Penn State/K. Getman, et al. Infrarouge : NASA/JPL/Spitzer

Les chercheurs ont également effectué une modélisation détaillée de 55 super et méga-éruptions lumineuses et ont découvert que la plupart d'entre elles ressemblent à des éruptions de longue durée observées sur le Soleil qui produisent des « éjections de masse coronale », de puissantes éjections de particules chargées pouvant endommager les atmosphères planétaires. L'événement Solar Carrington impliquait une telle éjection.

Ce travail est également important pour comprendre les éruptions elles-mêmes. L'équipe a découvert que les propriétés des éruptions, telles que leur luminosité et leur fréquence, sont les mêmes pour les jeunes étoiles avec et sans disques formant des planètes. Cela implique que les éruptions sont probablement similaires à celles observées sur le Soleil, avec des boucles de champ magnétique ayant les deux empreintes à la surface de l'étoile, plutôt qu'une ancrée au disque et une à l'étoile.

"Nous avons découvert que ces éruptions géantes ressemblent à celles du Soleil, mais sont simplement considérablement amplifiées en énergie et en fréquence, ainsi que la taille de leurs boucles magnétiques", a déclaré le co-auteur Gordon Garmire du Huntingdon Institute for X-ray Astronomy dans Huntingdon, Pennsylvanie." Comprendre ces explosions stellaires peut nous aider à comprendre les éruptions les plus puissantes et les éjections de masse coronale du Soleil. "


Les planètes autour des vieilles naines rouges peuvent encore être brûlées par des fusées éclairantes

Eh bien, cette nouvelle est un peu décevante: les planètes qui orbitent même de très vieilles naines rouges peuvent toujours être vicieusement zappées par le rayonnement à haute énergie des éruptions, ce qui leur rend difficile la vie. Ce n'est pas tant les fusées éclairantes tuent tout ce qu'elles touchent, c'est ça au cours de la vie de la planète ils enlèvent l'atmosphère.

Comme vous pouvez l'imaginer, cela rend la respiration difficile.

Plus de mauvaise astronomie

La nouvelle étude n'a examiné qu'une seule étoile, mais elle est révélatrice : l'étoile de Barnard, une naine rouge à seulement 6 années-lumière. C'est en fait la quatrième étoile connue la plus proche du Soleil (en gardant à l'esprit que le système Alpha Centauri est une étoile triple, de sorte qu'un groupe est compris entre 1 et 3). C'est pourquoi il a été choisi pour l'étude, car sa proximité le rend plus facile à étudier.

Les naines rouges ont moins de masse que le Soleil, sont plus froides et plus faibles. Plus précisément, l'étoile de Barnard n'a que 1/6e de la masse du Soleil, 1/5e de son diamètre, et brille à un 1/300e incroyablement faible de la luminosité du Soleil. Si la Terre tournait autour de l'étoile de Barnard à la même distance qu'elle le fait du Soleil, elle gèlerait solidement.

De plus, l'étoile de Barnard est vieille, vieux d'environ 10 milliards d'années. C'est deux fois plus vieux que le Soleil. Cela joue un grand rôle ici.

Oeuvre d'une naine rouge dans un système binaire subissant une éruption. Crédit : Goddard Space Flight Center/S de la NASA. Wiessinger

Malgré leur petite taille, les naines rouges peuvent être extrêmement violentes. Ils peuvent émettre de puissants fusées stellaires, qui sont d'énormes explosions d'énergie provenant de leurs surfaces. Les éruptions se produisent lorsque les lignes de champ magnétique créées à l'intérieur d'une étoile s'enchevêtrent près de la surface. Ces lignes stockent d'énormes quantités d'énergie, et si les lignes se cassent - essentiellement en court-circuit - cette énergie est libérée d'un seul coup.

Les champs magnétiques des étoiles sont créés en raison de deux choses : les particules de plasma (gaz ionisé) montantes et descendantes à l'intérieur d'elles, et leur rotation. La rotation de l'étoile agit comme une dynamo, générant le champ magnétique. Le plasma au fond de l'étoile est chaud, donc il monte, et quand il touche la surface, il se refroidit et retombe (c'est ce qu'on appelle convection flottante). Le champ magnétique à l'intérieur de ces parcelles de plasma est ce qui peut provoquer des éruptions lorsqu'elles atteignent la surface.

Bien que les naines rouges puissent être très faibles, elles sont pleinement convectif, ce qui signifie que le plasma commence à monter du noyau lui-même jusqu'à la surface. Cela leur donne beaucoup de temps pour générer de puissants champs magnétiques.

Une énorme éruption solaire a éclaté sur le Soleil en octobre 2003, vue ici en rayons X. Elle s'accompagnait également d'une puissante éjection de masse coronale. Les tempêtes solaires comme celles-ci sont un danger pour notre réseau électrique et nos satellites en orbite. Crédit : NASA/SOHO

Lorsque les étoiles sont jeunes, elles ont tendance à tourner rapidement. Ils ralentissent avec l'âge, principalement lorsqu'ils soufflent un vent de particules de leur surface (comme le vent solaire du Soleil). Lorsque l'étoile tourne, son champ magnétique tourne avec elle, capturant les particules subatomiques comme un filet de pêche jeté dans l'eau. Cela provoque une traînée, ralentissant la rotation de l'étoile. Sur des millions et même des milliards d'années, la rotation d'une étoile peut ralentir un peu. Étant donné que la rotation aide à générer l'énergie pour alimenter le champ magnétique, les étoiles plus anciennes ont tendance à avoir un magnétisme plus faible… ce qui signifie qu'elles ne flambent pas autant.

Les très jeunes naines rouges sont terrifiantes, elles éclatent tout le temps avec des éruptions gigantesques, ce qui en fait des endroits terribles pour rechercher des planètes vivantes. Tout d'abord, ces fusées éclairantes sont ridiculement puissantes, équivalant parfois à la quantité totale d'énergie que l'étoile émet autrement. En outre, ils émettent des tonnes de radiations dures à haute énergie comme les ultraviolets et les rayons X.

Mais en vieillissant, ils s'installent, non ? Et étant donné que l'étoile de Barnard est si ancienne, elle doit être assez calme. Droite? Droite?

Ouais, dans ce cas pas tellement. La nouvelle étude a utilisé Hubble et Chandra pour examiner l'ampoule faible à proximité afin de voir à quelle fréquence elle s'embrase et à quel point elle est puissante. Bien qu'ils ne l'aient pas observé longtemps (environ 14 heures au total), l'étoile de Barnard a plutôt bien fonctionné pour eux : il a éclaté trois fois, deux fois dans l'ultraviolet lointain et une fois aux rayons X. En regardant les durées globales des éruptions, les astronomes ont découvert que l'étoile de Barnard est dans un état d'éruption d'environ 25% du temps.

C'est beaucoup. Genre, beaucoup beaucoup. Les éruptions n'étaient pas super puissantes – environ un dix millième de l'énergie totale du Soleil – mais c'était quand même un gros problème. Pourquoi?

Oeuvre représentant une fusée d'une naine rouge dépouillant l'atmosphère d'une planète. Crédit : NASA/CXC/M. Weiss

Nous savons que les naines rouges sont douées pour créer des planètes comme la Terre (à peu près de la même taille et faites du même type de matériau). Pour être habitable autour d'une étoile aussi faible, cependant, ces Terres potentielles doivent orbiter à proximité. Cela signifie que lorsque l'étoile s'embrase, la planète en subit tout le poids.

L'atmosphère absorbe cette énergie, mais cela la réchauffe, la rend plus gonflée et plus susceptible de s'échapper de la planète. Les astronomes calculent qu'une planète comme la Terre en orbite autour de l'étoile de Barnard perdrait son atmosphère en environ 10 millions d'années.

Oeuvre représentant un système de planètes autour d'une étoile naine rouge. Crédit : ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org)

Rappelez-vous, toute planète comme la Terre qui est proche de son hôte naine rouge perdrait probablement son air rapidement après sa formation, car, rappelez-vous, les étoiles s'embrasent beaucoup plus lorsqu'elles sont jeunes. L'espoir était qu'une fois l'étoile installée, les processus géologiques pourraient créer une deuxième atmosphère autour de la planète, la rendant potentiellement habitable.

Cette nouvelle étude montre que c'est peu probable. Comme je l'ai dit plus tôt : Bummer.

Bien, peut être. Encore une fois, il s'agit d'une étoile, choisie parce qu'elle était proche, afin que les fusées éclairantes puissent être détectées plus facilement. Il est possible que l'étoile de Barnard soit inhabituellement flamboyante pour une vieille naine rouge.

Après tout, toutes les naines rouges ne sont pas aussi actives. En fait, dans un autre article qui vient d'être publié, des astronomes ont découvert quelques planètes chaudes en orbite autour de deux naines rouges différentes, et les deux étoiles semblent inactives en ce qui concerne les éruptions. Les planètes sont plus grosses que la Terre et reçoivent un peu plus de chaleur de leurs étoiles que nous (l'une reçoit plus que Vénus, l'autre plus que Mercure !), mais cela me donne quand même l'espoir qu'il y a encore beaucoup de planètes de la taille de la Terre en orbite autour de naines rouges plus calmes.

Cela n'aidera cependant pas la planète de l'étoile de Barnard. Il n'y a pas si longtemps, une planète a été découverte en orbite autour de l'étoile de Barnard, une super-Terre, mais suffisamment éloignée (60 millions de kilomètres) pour qu'elle soit presque certainement incroyablement froide, environ -170°C ! Dans ce cas, être touché par des milliards de fusées éclairantes pourrait lui rendre service.

Je note, comme je le fais toujours, que nous commençons encore à comprendre tout cela, et qu'il y a un long chemin à parcourir. Peut-être qu'il y a des milliards de planètes de la taille de la Terre dans la galaxie dépouillées par leurs étoiles hôtes qui lancent des crises de colère, ou peut-être qu'il y a des facteurs atténuants que nous ne connaissons pas encore.

Ce dernier peut être le moyen de parier, donc je ne suis pas tout à fait prêt à jeter toute une galaxie sur une étoile. Continuons de chercher.


Contenu

Les étoiles flare sont intrinsèquement faibles, mais ont été trouvées à des distances de 1 000 années-lumière de la Terre. [3] Le 23 avril 2014, le satellite Swift de la NASA a détecté la séquence d'éruptions stellaires la plus forte, la plus chaude et la plus longue jamais vue depuis une naine rouge voisine, DG Canum Venaticorum. L'explosion initiale de cette série d'explosions record était jusqu'à 10 000 fois plus puissante que la plus grande éruption solaire jamais enregistrée. [4]

Proxima Centauri Modifier

Le voisin stellaire le plus proche du Soleil, Proxima Centauri, est une étoile évasée qui subit des augmentations occasionnelles de luminosité en raison de l'activité magnétique. [5] Le champ magnétique de l'étoile est créé par convection dans tout le corps stellaire, et l'activité d'éruption qui en résulte génère une émission totale de rayons X similaire à celle produite par le Soleil. [6]

Loup 359 Modifier

L'étoile torche Wolf 359 est une autre proche voisine (2,39 ± 0,01 parsecs). Cette étoile, également connue sous le nom de Gliese 406 et CN Leo, est une naine rouge de classe spectrale M6.5 qui émet des rayons X. [7] C'est une étoile de fusée UV Ceti, [8] et a un taux de fusée relativement élevé.

Le champ magnétique moyen a une force d'environ 2,2 kG (0,2 T), mais cela varie considérablement sur des échelles de temps aussi courtes que six heures. [9] Par comparaison, le champ magnétique du Soleil est en moyenne de 1 G (100 T), bien qu'il puisse atteindre 3 kG (0,3 T) dans les régions actives des taches solaires. [dix]

L'étoile de Barnard Modifier

L'étoile de Barnard est le quatrième système stellaire le plus proche de la Terre. Compte tenu de son âge, âgé de 7 à 12 milliards d'années, l'étoile de Barnard est considérablement plus âgée que le Soleil. Il a longtemps été supposé être au repos en termes d'activité stellaire. Cependant, en 1998, les astronomes ont observé une intense éruption stellaire, montrant que l'étoile de Barnard est une étoile en éruption. [11] [12]

TVLM513-46546 Modifier

TVLM 513-46546 est une étoile torche M9 de très faible masse, à la frontière entre les naines rouges et les naines brunes. Les données de l'observatoire d'Arecibo aux longueurs d'onde radio ont déterminé que l'étoile éclate toutes les 7054 s avec une précision d'un centième de seconde. [13]

2MASS JJ18352154-3123385 A Modifier

Le membre le plus massif de l'étoile binaire 2MASS J1835, une étoile M6,5, a une forte activité de rayons X indiquant une étoile en éruption, bien qu'il n'ait jamais été directement observé qu'elle s'embrase.

L'éruption stellaire la plus puissante détectée, en décembre 2005, pourrait provenir du binaire II Peg actif. [14] Son observation par Swift a suggéré la présence de rayons X durs dans l'effet Neupert bien établi comme on le voit dans les éruptions solaires.


La Terre a une zone d'activité de force magnétique, appelée champ magnétique. Il est également entouré d'une enveloppe de gaz, appelée atmosphère. Notre champ magnétique et notre atmosphère agissent comme un bouclier de super-héros, nous protégeant de la majorité du souffle du vent solaire.

La plupart des particules chargées s'écrasent sur le bouclier terrestre et circulent autour de lui. Les particules écrasent et aplatissent le côté du champ magnétique qui fait face au Soleil. L'autre côté du champ magnétique s'étend en une longue queue traînante.

Sur cette image, les lignes bleues représentent le bouclier créé par le champ magnétique terrestre. Remarquez comment le vent solaire façonne le champ magnétique. Crédit : SOHO (ESA & NASA)

Parfois, des particules chargées se faufilent à travers le bouclier de la Terre. Lorsque ces particules frappent l'atmosphère, nous avons droit à des spectacles de lumière rougeoyante connus sous le nom de aurores.

Auroras, vu ici au-dessus de l'Alaska. Crédit : NASA/Terry Zaperach


Les effets des éruptions solaires sur la magnétosphère terrestre

Une illustration des impacts des éruptions solaires sur l'ensemble du géoespace. Crédit : Jing Liu.

La planète Terre est entourée d'un système de champs magnétiques appelé magnétosphère. Ce vaste système en forme de comète dévie les particules chargées provenant du soleil, protégeant notre planète des radiations de particules nocives et empêchant le vent solaire (c'est-à-dire un flux de particules chargées libérées de la haute atmosphère du soleil) d'éroder l'atmosphère.

Alors que des études antérieures ont rassemblé des preuves substantielles des effets que le vent solaire peut avoir sur la magnétosphère terrestre, l'impact des éruptions solaires (c'est-à-dire des éruptions soudaines de rayonnement électromagnétique sur le soleil) est mal compris. Les éruptions solaires sont des événements hautement explosifs qui peuvent durer de quelques minutes à quelques heures et peuvent être détectés à l'aide de rayons X ou d'appareils optiques.

Des chercheurs de l'Université du Shandong en Chine et du National Center for Atmospheric Research aux États-Unis ont récemment mené une étude sur les effets que les éruptions solaires peuvent avoir sur la magnétosphère terrestre. Leur article, publié en Physique de la nature, offre de nouvelles informations précieuses qui pourraient ouvrir la voie à une meilleure compréhension de la dynamique géospatiale. Le géoespace, la partie de l'espace extra-atmosphérique la plus proche de la Terre, comprend la haute atmosphère, l'ionosphère (c'est-à-dire la partie ionisée de l'atmosphère) et la magnétosphère.

"La magnétosphère est située dans la région au-dessus de l'ionosphère et est la région spatiale entièrement ionisée au-dessus de 1000 km du sol", a déclaré à Phys.org le professeur Jing Liu, l'un des chercheurs qui a mené l'étude. "La région est entourée par le vent solaire et est affectée et contrôlée par le champ magnétique terrestre et le champ magnétique du vent solaire."

La magnétosphère est généralement décrite comme la barrière protectrice de la Terre contre le vent solaire et les autres particules solaires, car elle empêche ces particules de pénétrer dans les autres couches protectrices de la planète. Néanmoins, des études antérieures ont montré que lorsque la direction du vent solaire est opposée au champ magnétique de la magnétosphère, les lignes magnétiques de ces deux régions peuvent « se connecter ». Cela signifie que certaines particules du vent solaire peuvent être directement transmises à l'espace entourant la Terre.

« Nous nous sommes demandé : le processus d'éruption, qui se caractérise par un rayonnement accru, peut-il non seulement affecter directement l'ionosphère terrestre, mais également provoquer des perturbations dans la magnétosphère comme le vent solaire ? » dit Liu. « Pour répondre à cette question, nous avons adopté une série d'ensembles de données d'observation, collectées par les systèmes mondiaux de navigation par satellite, le réseau européen de radars à diffusion incohérente, les satellites ionosphériques, les satellites en orbite lunaire, etc.

Liu et ses collègues ont analysé les données collectées par différents appareils et satellites lors d'un événement d'éruption solaire qui a eu lieu le 6 septembre 2017. Pour ce faire, ils ont adopté un modèle géospatial numérique récemment développé au National Center for Atmospheric Research. Ce modèle, appelé modèle magnétosphère ionosphère thermosphère (LTR) à haute résolution spatio-temporelle, reproduit les changements déclenchés par les éruptions solaires dans le système de couplage magnétosphère-ionosphère.

À l'aide du modèle LTR et des données précédemment collectées, les chercheurs ont pu dévoiler les effets des éruptions solaires sur la dynamique magnétosphérique et sur le couplage électrodynamique entre la magnétosphère et l'ionosphère. Plus précisément, ils ont observé une augmentation rapide et importante de la photoionisation induite par les éruptions de la région E de l'ionosphère polaire à des altitudes comprises entre 90 et 150 km. Le phénomène observé par Liu et ses collègues semble avoir un certain nombre d'effets sur la région géospatiale, notamment un réchauffement Joule inférieur de la haute atmosphère terrestre, une reconfiguration de la convection de la magnétosphère et des changements dans les précipitations aurorales.

"Nous avons démontré que les effets des éruptions solaires s'étendent dans tout le géoespace via un couplage électrodynamique et ne se limitent pas, comme on le croyait auparavant, à la région atmosphérique où l'énergie de rayonnement est absorbée", a expliqué Liu. "En raison du processus similaire de couplage solaire-magnétosphère-ionosphère dans d'autres planètes semblables à la Terre, notre étude fournit également de nouveaux indices pour explorer et comprendre les effets des éruptions solaires sur d'autres planètes. Dans mes recherches futures, je prévois d'étudier les effets de éruptions sur des planètes ayant la même magnétosphère (comme Jupiter, Vénus et Saturne)."


L'éléphant et les étoiles

L'enjeu, outre la santé de notre infrastructure planétaire, est la fierté que les astronomes tirent de sentir qu'ils comprennent les processus compliqués et violents qui se déroulent derrière le visage relativement calme du soleil.

"Je pense que le problème avec le soleil est que nous sommes trop près de lui, et il y a donc trop de données sur le soleil", a déclaré le Dr McIntosh. Il l'a qualifié de briseur de modèles : « Vos modèles finiront par échouer. C'est en partie la raison pour laquelle il est si difficile de prévoir la météo, n'est-ce pas ? Parce que nos observations sont si détaillées, mais vous savez qu'il est difficile de bien faire les choses. »

Tony Phillips, un astronome qui dirige le site Web Spaceweather.com, a accepté dans un e-mail. « D'après mon expérience, lorsque les gens comprennent vraiment quelque chose, ils peuvent l'expliquer simplement », a-t-il déclaré. « Il est frappant pour moi que presque personne dans le secteur de la prédiction du cycle solaire ne puisse expliquer son modèle de dynamo préféré d'une manière que les profanes puissent « l'obtenir ». »

La situation lui rappelait les hommes aveugles proverbiaux qui essayaient de produire une théorie des éléphants, l'un d'eux se concentrant uniquement sur la sensation de la trompe de l'animal.

"Scott et Bob se tiennent sur le côté en criant:" Hé, vous ignorez la plupart des éléphants "", a-t-il déclaré. « En d'autres termes, le cycle solaire est plus complexe que ne le supposent généralement les modèles conventionnels. Et donc, selon Scott, ils sont condamnés à se tromper.

Jay Pasachoff, un astronome du Williams College qui a passé sa vie à observer la couronne pendant les éclipses solaires, a déclaré qu'il n'accordait pas beaucoup d'importance à de telles prévisions. Dans un e-mail, il a raconté une réunion au cours du dernier cycle qui a eu «une série de discussions amusantes».

La conversation, comme il l'a rappelé, était : « Le prochain cycle sera plus fort que la moyenne, le prochain cycle sera plus faible que la moyenne, le prochain cycle sera soit plus fort que la moyenne, soit plus faible que la moyenne, le prochain cycle ne sera ni plus fort que la moyenne ni plus faible que la moyenne.

Il a ajouté: "Alors mon plan est d'attendre et de voir."

Mis à part les dangers potentiels, comprendre comment fonctionne réellement le cycle des taches solaires est crucial "d'un point de vue purement humain, si vous voulez comprendre les étoiles", a déclaré le Dr McIntosh. "Et si vous y réfléchissez, le champ magnétique de la Terre est en grande partie la raison pour laquelle nous avons probablement la vie sur Terre."

Mars, a-t-il souligné, n'a pas beaucoup d'atmosphère ou de champ magnétique. "Si votre planète n'a pas de champ magnétique, vous pouvez avoir toute l'atmosphère que vous voulez", a-t-il déclaré, "mais votre star de quartier amicale locale pourrait l'emporter en un clin d'œil."

En effet, les astrophysiciens soupçonnent qu'un tel sort est arrivé à Mars, qui était autrefois plus chaude et plus humide qu'elle ne l'est maintenant.

Proxima Centauri, une petite étoile connue sous le nom de naine M, abrite au moins deux exoplanètes, dont l'une est de la taille de la Terre et suffisamment proche de l'étoile pour être habitable si elle n'était pas baignée de rayonnement. Le Dr MacGregor a offert une lueur d'espoir pour la vie dans de tels quartiers.

"Des travaux récents ont montré que la lumière ultraviolette pourrait être très importante pour catalyser la vie - en transformant des molécules complexes en acides aminés et finalement en organismes unicellulaires", a-t-elle déclaré. « Comme les naines M sont si petites et si froides, elles ne produisent pas autant de rayonnement UV, sauf lorsqu'elles éclatent. Peut-être y a-t-il un endroit idéal où une étoile s'embrase suffisamment pour déclencher la vie, mais pas au point de la détruire immédiatement ! »


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