Moisson de résultats scientifiques pour la mission Solar Orbiter

Publié par Adrien le 20/01/2022 à 09:00
Source: CNRS INSU
Pour une mission qui vient tout juste d'entrer dans sa phase scientifique principale, Solar Orbiter a déjà produit beaucoup de résultats remarquables. Paru le 14 décembre 2021, un numéro spécial d'Astronomy and Astrophysics rassemble une multitude d'études et d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) obtenues lors de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de croisière de la mission. Pas moins de 56 articles ont été publiés, contenant chacun des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) produites par un ou plusieurs instruments sur lesquels la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) française a été fortement impliquée, notamment plusieurs laboratoires du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...).


Premières observations à très haute résolution de EUI (400 km sur le Soleil) montrant les petits événements baptisés 'campfires'. Des simulations numériques MHD (au centre) indiquent que ceux-ci peuvent être la signature de dissipation d'énergie lors de la reconnexion de lignes de champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) (à droite). D'après Chen et al.
© EUI/ROB/IAS/LCFIO/MPS/PMOD/UCL

La phase de croisière de Solar Orbiter (Solar Orbiter est un satellite artificiel d'observation du Soleil développé, en 2010, par...) a commencé le 15 juin 2020 et a duré jusqu'au 27 novembre 2021. Pendant ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...) a acquis des données scientifiques avec ses instruments in situ, conçus pour mesurer l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) du vaisseau spatial. Elle a également utilisé son équipement de télédétection (La télédétection désigne, dans son acception la plus large, la mesure ou l'acquisition...) pour caractériser et calibrer ces instruments en observant le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Certaines de ces données se sont avérées d'une telle qualité qu'elles ont permis d'entreprendre les premières études scientifiques en amont de la phase scientifique principale, qui a débuté fin novembre 2021.

Après un lancement en Février 2020 et un périple (Avant de désigner un voyage (agréable ou non, court ou long, sur mer ou non, effectif ou...) de 21 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps...), de près de deux milliards de km, la sonde a utilisé une dernière fois l'assistance gravitationnelle (L'assistance gravitationnelle ou appui gravitationnel, dans le domaine de la mécanique...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) le 27 novembre dernier, avant de débuter la phase nominale de sa mission, avec un premier passage à 0,3 unité astronomique (L’unité astronomique (symbole ua) correspond approximativement à la longueur du demi-grand...) fin mars 2022 (soit à peu près la distance de Mercure lorsqu'elle se trouve au plus proche du Soleil). Durant cette phase de croisière, principalement utilisée pour mettre en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...), tester et étalonner les dix instruments de la sonde, les données collectées se sont avérées d'une telle qualité qu'elles ont permis d'entreprendre plusieurs premières études scientifiques, en amont de la phase scientifique principale.

Ainsi l'instrument RPW, qui mesure les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) électriques et magnétiques dans l'héliosphère (L'héliosphère est une zone en forme de bulle allongée dans l'espace, engendrée...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...), a permis d'obtenir les premières observations simultanées avec quatre sondes différentes, dont Solar Orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open...), d'une émission radio solaire de type III (Musset et al.). Ces émissions radio sont produites par des électrons énergétiques injectés dans l'héliosphère lors d'éruptions solaires. L'instrument a aussi permis d'étudier le taux de poussières interplanétaire le long de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) de la sonde et de montrer que la population de poussières étudiée s'éloigne du Soleil à une vitesse (On distingue :) de l'ordre de 50 km/s. (Zaslavsky et al.). RPW a également pu mesurer les ondes associées à la queue de la comète (En astronomie, une comète est un petit astre brillant constitué de glace et de...) ATLAS (Matteini et al.), ainsi qu'à celle de la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes...) de Vénus (Hadid et al.), toutes deux rencontrées lors du voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel...) de Solar Orbiter autour du Soleil. Il a également produit une première cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le...) des ondes de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...) observées dans le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont...) entre 0,5 et 1 unité astronomique (Kretzschmar et al., Chust et al., Pisa et al.)

La phase de croisière a aussi été l'occasion de tester le fonctionnement du spectro-imageur STIX qui mesure les émissions X produites dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) solaire par les électrons accélérés lors des éruptions. Il permet donc d'établir un lien entre l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) de l'atmosphère solaire et les mesures in situ: émissions radioélectriques des faisceaux d'électrons se propageant dans la haute atmosphère solaire détectés par RPW, et mesures locales des électrons solaires injectés dans le milieu interplanétaire (Le milieu interplanétaire est la matière diffuse qui constitue l'espace du système solaire et à...). Les résultats produits pendant la phase de croisière concernent les observations de micro-éruptions en rayons X qui ont permis de tester les performances de l'instrument à sa limite de détection (Battaglia et al.)

L'instrument SWA, composé de 3 senseurs adaptés à la mesure de différents types de particules (PAS: Protons et Alphas, EAS: électrons et HIS: ions lourds), a permis des observations à une cadence 100 fois plus rapide que les sondes HELIOS. Les résultats portent autant sur les phénomènes de grandes échelles: vents lents alfvéniques (D'Amicis et al), instabilité de Kelvin-Helmholtz (Kieokaew et al), les effets de la reconnexion magnétique (Fedorov et al, Owen et al, Lavraud et al), les variations du moment angulaire (En physique, le moment angulaire ou moment cinétique est la grandeur physique qui joue un rôle...) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) solaire (Verscharen et), que sur les processus microscopiques associés à l'organisation (Une organisation est) fine des fonctions de distribution (Louarn et al).

Les premières observations de EUI (Extreme Ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur...) Imager) ont immédiatement fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι...) des images parmi les plus fines jamais obtenues de la couronne solaire (La couronne solaire est la partie de l'atmosphère du Soleil située au-delà de la chromosphère...) (Berghmans et al., Zhukov et al.). Ces images ont révélé des structures brillantes à très petite échelle (400 km sur le Soleil pour les plus petites) qui semblent être la signature des 'nano-éruptions' imaginées par E. Parker il y a plus de 20 ans pour résoudre le problème du chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...) de la couronne solaire: comment expliquer que l'atmosphère de notre étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) ait une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de plus d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) de degrés alors que sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) n'est qu'à 5000 degrés ? Les caractéristiques principales des événements observés par EUI sont en bon accord avec les modèles MHD (Chen et al.). Cependant, ces observations à haute résolution obtenues pendant la phase de recette en vol n'ont duré que 5 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) et ne permettent pas l'étude statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon....) nécessaire pour établir si les nano-éruptions peuvent à elles seules maintenir la température à un niveau élevé. Des observations dédiées sont donc planifiées pour le prochain périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète,...), durant lequel la résolution spatiale sera de plus encore deux fois meilleure.

Le spectrographe SPICE a été conçu pour fournir des cartes de la composition chimique de l'atmosphère du Soleil, en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) d'identifier les sources du vent solaire par comparaison avec les mesures de composition effectuées in situ. Les observations de SPICE effectuées durant la phase de recette en vol ont permis d'identifier des points brillants d'intensité et de durée inusuelles (Fludra et al.) Il est possible qu'il existe un lien entre ces structures et celles observées par EUI (voir plus haut). Là encore, les observations du premier périhélie proche sont très attendues.
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