Des campagnes d'observations du soleil dans la gamme radiofréquence 15-30 MHz ont été menées entre 1998 et 2002 (aux alentours du dernier maximum d'activité solaire) par les réseaux décamétriques de Nançay (France) et UTR-2 (Kharkov, Ukraine). L'utilisation, sur les deux radio-téléscopes, de récepteurs DSP (Digital Spectro Polarimeter ; résolution temporelle : 50 msec/spectre ; résolution spectrale : 1024 canaux sur la gamme 15-33 MHz ; gain : 70 dB) a permis de réaliser des mesures avec des résolutions temporelles et spectrales jamais atteintes jusqu’alors. Ces observations a rendu possible l'analyse d'émissions radio solaires encore peu étudiées (cf. Fig.1). Ces émissions se présentent sous la forme de signaux peu intenses présentant une dérive dans le plan temps-fréquence. Ces structures radio sont aussi caractérisées par leur finesse temporelle (largeur temporelle pour une fréquence donnée < 1 seconde) et spectrales (largeur spectrale pour un temps donné < 0.5 MHz), et présentent certaines similarités avec les sursauts "S-Bursts" étudiés par McConnell (1982).
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Une étude statistique basée sur 1655 événements a été menée de façon à caractériser l’extension moyenne en temps et en fréquence de ces signaux radio. C’est la première fois qu’une telle étude statistique est menée sur de telles structures. Par ailleurs, cette étude a permis de mettre en évidence la présence de trois catégories de structures : 63% de l’échantillon observés présente une dérive négative (-0.9MHz/s), 23% une dérive positive (+1.1MHz/s) et 12% une dérive presque nulle (-0.10MHz/s). Si l’on considère que ces émissions sont la trace de la propagation des faisceaux dans le milieu interplanétaire, une dérive positive (négative) dans le plan temps-fréquence indique une propagation vers (s’éloignant) le soleil. Si l’on trace l’extension en fréquence en fonction de l’extension temporelle de chacune de ses trois population, on s’aperçoit que les deux groupes de plus grandes pentes (en valeur absolue) se répartissent selon une même droite (Fig. 2). Ceci suggère qu’il pourrait s’agir de faisceaux de particules se déplaçant le long de lignes fermées de champ magnétique : les faisceaux retournant vers le soleil étant détruits plus vite, leur extension en temps et fréquence est plus petite (croix noires sur la Figure 2).
Enfin, la corrélation de ces évènements avec l'activité solaire a aussi été étudiée ; malgré une statistique insuffisante pour conclure, il semble que la présence de ces structures soit indépendante de l'activité solaire.
Nous proposons une interprétation physique ces signaux radio comme étant la signature de faisceaux d'électrons se propageant dans la couronne solaire. La présence de ces faisceaux déstabiliserait le plasma coronal à sa fréquence propre d'oscillations (la fréquence plasma, fonction de la densité locale), aboutissant à l'émission par le plasma des ondes électromagnétiques observées par les réseaux décamétriques au sol. L'utilisation d'un modèle de densité électronique de la couronne solaire permet d'évaluer la vitesse de propagation des faisceaux, pour laquelle nous obtenons une valeur médiane d'environ 0.05c, c'est-à-dire 5 fois la vitesse thermique des électrons à cette altitude (Figure 3). Comparés aux vitesses des faisceaux produisant d’autres émissions (telles que les Type III), ces faisceaux sont très lents. La présence de tels faisceaux associés à des émissions radio présentant les caractéristiques étudiées, un mécanisme de chauffage modéré et localisé des électrons du plasma pourrait expliquer la présence de faisceaux dans les gammes de vitesses observées (voir : http://www.lesia.obspm.fr/plasma/publications/briand07/briand0807.html) et générer les ondes plasma à l'origine du rayonnement radio observé. Autrement dit, ces émissions pourraient être la signature de chauffages localisés dans la haute couronne solaire.
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Fig.2 : Extension en fréquence en fonction de la durée totale des structures. Population 1 : dérive négative (-0.9 MHz/s), population 2 : dérive presque nulle, population 3 : dérive positive (+1.1MHz/s) |
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Figure 3 : Vitesses estimées des faisceaux d’électrons à partir du modèle de densité électronique de Leblanc. Les distances sont indiquées en rayon solaire les vitesses sont normalisées à la vitesse de la lumière. |
(*) Un spectre dynamique est une représentation de l'intensité du flux radio dans le plan temps-fréquence : pour chaque point (temps, fréquence) l'intensité du signal en échelle logarithmique (dB) est représenté en niveau de gris (d'autant plus foncé que le signal est intense).
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Contact : C. Briand |
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