lundi 27 mai 2024
Une étude menée sur les données des missions spatiales Parker Solar Probe et Solar Orbiter par des chercheurs du LESIA, en collaboration avec une équipe internationale, dévoile la dynamique complexe des électrons composant le vent solaire. Cette étude est publiée ce mois-ci dans The Astrophysical Journal.
Les deux sondes d’exploration de l’héliosphère interne lancées en 2018 et 2020, ont permis de caractériser l’action d’une diffusion magnétique sur les électrons du vent solaire.
Le vent solaire est un flux de particules chargées (protons et électrons principalement), s’échappant de l’atmosphère du Soleil. Il balaye tout le système solaire jusqu’à des distances bien au-delà de l’orbite de Pluton ; la bulle formée par son souffle dans l’espace interstellaire est appelée l’héliosphère, et constitue le seul environnement astrophysique directement accessible à la mesure par des sondes spatiales. Il s’agit donc d’un laboratoire privilégié pour l’étude de nombreux mécanismes physiques qui façonnent aussi bien notre système solaire que d’autres bien plus lointains.
Crédit image : NASA Goddard Space Flight Center/ Ryan Fitzgibbons, Walt Feimer, Chris Meaney, Swarupa Nune, and Merav Opher.
La collaboration menée par l’équipe du LESIA a permis de trouver dans les données collectées par les sondes Solar Orbiter et Parker Solar Probe des signatures de l’action d’un mécanisme de diffusion magnétique agissant sur les électrons : les irrégularités du champ magnétique héliosphérique défléchissent les électrons de leurs trajectoires comme le feraient des collisions avec d’autres particules. Si l’existence d’un tel mécanisme était admise pour les rayons cosmiques de haute énergie, son action n’avait jamais été isolée et quantifiée expérimentalement pour les particules constituant le vent solaire.
Cette recherche offre un nouvel éclairage sur la dynamique à grande échelle des électrons du vent solaire, et sur la manière dont ils interagissent avec leur environnement magnétique. Elle implique en particulier l’existence de trois régions distinctes au sein de l’héliosphère, dans lesquelles les électrons sont contrôlés par des mécanismes différents : un proche environnement solaire dense et dominé par les collisions entre particules ; puis une région où les électrons se meuvent librement et s’éloignent fortement de l’équilibre thermodynamique ; enfin, une région externe, au-delà de l’orbite de la Terre, où la diffusion magnétique est dominante et ramène les électrons vers des états proches de l’équilibre.
© 2015, M. Druckmüller, S. Habbal, P. Aniol, P. Štarha.
Cette étude revêt une réelle importance pour la compréhension d’environnements bien au-delà du Système solaire : la diffusion magnétique caractérisée dans le cadre héliosphèrique contrôle certainement la dynamique des électrons dans de nombreux autres plasmas astrophysiques.
L’équipe internationale qui a mené cette étude est composée de :
"Probing Turbulent Scattering Effects on Suprathermal Electrons in the Solar Wind : Modeling, Observations, and Implications", Arnaud Zaslavsky et al 2024, ApJ 966 60.
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad2e92
