Des chercheurs identifient des lignes d’émission utiles dans l’atmosphère extérieure du soleil

Lors de l’étude du spectre solaire, les chercheurs recherchent souvent des lignes d’émission spécifiques : des longueurs d’onde importantes émises par les ions lorsque leurs électrons passent d’un niveau d’énergie élevé à un niveau d’énergie inférieur. Les spectres d’émission de deux ions de fer, Fe IX et Fe X, sont particulièrement utiles pour étudier l’atmosphère extérieure du soleil. Cependant, ces deux spectres contiennent des lignes d’émission qui ne peuvent pas encore être mises en correspondance avec les transitions électroniques connues, ce qui limite les informations qui peuvent en être tirées.

Dans une étude publié dans La Revue européenne de physique DDes chercheurs dirigés par Alexander Fairchild de l’Université de Columbia, aux États-Unis, ont effectué de nouvelles mesures de ces spectres dans la région de l’extrême ultraviolet (EUV), ce qui leur a permis d’identifier sans ambiguïté l’ion spécifique associé à ces lignes d’émission jusqu’alors inconnues. Leurs résultats pourraient améliorer notre compréhension de plusieurs propriétés clés de l’atmosphère extérieure du Soleil.

L’équipe de Fairchild a effectué ses mesures au Lawrence Livermore National Laboratory en Californie, en utilisant le piège à ions à faisceau d’électrons (EBIT-I). Cette installation crée et piège des ions hautement chargés comme Fe IX et Fe X à l’aide d’un faisceau d’électrons intense, puis enregistre leurs spectres d’émission résultants.

La gamme de longueurs d’onde étudiée par l’équipe s’est avérée particulièrement utile, car elle leur a permis de mesurer le rapport entre deux lignes d’émission de Fe IX, considéré comme l’un des meilleurs indicateurs de densité dans l’atmosphère extérieure du Soleil. Il comprend également une importante ligne d’émission de Fe X, induite par l’interaction entre l’atmosphère du Soleil et son champ magnétique intense.

Pour vérifier leurs résultats, les chercheurs les ont comparés aux lignes d’émission Fe IX et Fe X modélisées par CHIANTI, la base de données la plus utilisée par les physiciens solaires pour analyser et interpréter les spectres d’émission du soleil.

Pour certaines raies d’émission, l’équipe de Fairchild a constaté une concordance étroite entre les prédictions de CHIANTI et leurs résultats expérimentaux. Dans d’autres cas, ils ont découvert des raies d’émission non identifiées auparavant dans le spectre FeX, qui devront être ajoutées à CHIANTI pour améliorer les prédictions futures.