Dans un étude publiée dans Astronomie naturelledes astronomes du Centre de recherche solaire-terrestre de l’Institut de technologie du New Jersey (NJIT-CSTR) ont effectué des observations radio détaillées d’un extraordinaire spectacle semblable à une aurore se produisant à 40 000 km au-dessus d’une zone relativement sombre et froide du soleil, connue sous le nom de tache solaire.
Les chercheurs affirment que cette nouvelle émission radio partage des caractéristiques avec les émissions radio aurorales couramment observées dans les magnétosphères planétaires telles que celles autour de la Terre, de Jupiter et de Saturne, ainsi que dans certaines étoiles de faible masse.
La découverte offre de nouvelles informations sur l’origine de sursauts radio solaires aussi intenses et ouvre potentiellement de nouvelles voies pour comprendre des phénomènes similaires dans des étoiles lointaines dotées de grandes taches stellaires, selon l’auteur principal de l’étude et scientifique du NJIT-CSTR, Sijie Yu.
« Nous avons détecté un type particulier de sursauts radio polarisés de longue durée émanant d’une tache solaire, persistant pendant plus d’une semaine », a déclaré Yu. « Cela est assez différent des sursauts radio solaires transitoires typiques qui durent généralement quelques minutes ou heures. C’est une découverte passionnante qui a le potentiel de modifier notre compréhension des processus magnétiques stellaires. »
Les célèbres spectacles de lumière aurorale visibles dans le ciel des régions polaires de la Terre, comme les aurores boréales ou les aurores australes, se produisent lorsque les activités solaires perturbent la magnétosphère terrestre, ce qui facilite la précipitation de particules chargées vers la région polaire de la Terre où le champ magnétique converge, et interagit avec les atomes d’oxygène et d’azote dans la haute atmosphère. En accélérant vers les pôles nord et sud, ces électrons peuvent générer d’intenses émissions radio à des fréquences de l’ordre de quelques centaines de kHz.
L’équipe de Yu affirme que les émissions radio solaires nouvellement observées, détectées sur une vaste région de taches solaires se formant temporairement là où les champs magnétiques à la surface du soleil sont particulièrement forts, diffèrent des tempêtes de bruit radio solaire connues précédemment, à la fois spectralement et temporellement.
« Notre analyse résolue spatialement, temporellement et spatialement suggère qu’ils sont dus à l’émission du maser électron-cyclotron (ECM), impliquant des électrons énergétiques piégés dans des géométries de champ magnétique convergentes », a expliqué Yu.
« Les zones plus froides et intensément magnétiques des taches solaires fournissent un environnement favorable à l’émission d’ECM, établissant des parallèles avec les calottes polaires magnétiques des planètes et d’autres étoiles et fournissant potentiellement un analogue solaire local pour étudier ces phénomènes. »
« Cependant, contrairement aux aurores terrestres, ces émissions d’aurores solaires se produisent à des fréquences allant de centaines de milliers de kHz à environ 1 million de kHz, résultat direct du fait que le champ magnétique de la tache solaire est des milliers de fois plus puissant que celui de la Terre. »
« Nos observations révèlent que ces sursauts radio ne sont pas non plus nécessairement liés au moment des éruptions solaires », a ajouté Rohit Sharma, scientifique de la Haute école spécialisée du nord-ouest de la Suisse (FHNW) et co-auteur de l’étude. « Au lieu de cela, l’activité sporadique des éruptions cutanées dans les régions actives proches semble pomper des électrons énergétiques dans des boucles de champ magnétique à grande échelle ancrées au niveau de la tache solaire, qui alimentent ensuite l’émission radio ECM au-dessus de la région. »
On pense que les « aurores radio des taches solaires » présentent une modulation de rotation synchronisée avec la rotation solaire, produisant ce que Yu décrit comme un « effet de phare cosmique ».
« Lorsque la tache solaire traverse le disque solaire, elle crée un faisceau rotatif de lumière radio, similaire aux aurores radio modulées que nous observons à partir d’étoiles en rotation », a noté Yu. « Comme cette aurore radio de taches solaires représente la première détection de ce type, notre prochaine étape implique une analyse rétrospective. Nous visons à déterminer si certaines des sursauts solaires enregistrés précédemment pourraient être des instances de cette émission nouvellement identifiée. »
Les émissions radio solaires, bien que plus faibles, sont assimilées aux émissions aurorales stellaires observées dans le passé et peuvent suggérer que des taches stellaires sur des étoiles plus froides, tout comme les taches solaires, pourraient être à l’origine de certains sursauts radio observés dans divers environnements stellaires.
« Cette observation est l’une des preuves les plus claires d’émissions radio ECM que nous ayons vues depuis le soleil. Les caractéristiques ressemblent à certaines de celles observées sur nos planètes et sur d’autres étoiles lointaines, ce qui nous amène à considérer la possibilité que ce modèle puisse être potentiellement applicable à d’autres étoiles. avec des taches stellaires », a déclaré Bin Chen, professeur agrégé de physique au NJIT-CSTR et co-auteur.
L’équipe affirme que les dernières connaissances, reliant le comportement de notre soleil et les activités magnétiques d’autres étoiles, pourraient inciter les astrophysiciens à repenser leurs modèles actuels d’activité magnétique stellaire.
« Nous commençons à reconstituer le puzzle de la façon dont les particules énergétiques et les champs magnétiques interagissent dans un système avec la présence de taches stellaires durables, non seulement sur notre propre soleil mais aussi sur des étoiles bien au-delà de notre système solaire », a déclaré le NJIT Solar. chercheur Surajit Mondal.
« En comprenant ces signaux provenant de notre propre soleil, nous pouvons mieux interpréter les puissantes émissions du type d’étoile le plus courant dans l’univers, les naines M, ce qui pourrait révéler des liens fondamentaux dans les phénomènes astrophysiques », a ajouté Dale Gary, professeur distingué au NJIT-CSTR. de la physique.
L’équipe de recherche, comprenant les collaborateurs Marina Battaglia de FHNW et Tim Bastian de l’Observatoire national de radioastronomie, a utilisé les observations de spectroscopie d’imagerie radio dynamique à large bande du Karl G. Jansky Very Large Array pour réaliser la découverte.
Plus d’information:
Sijie Yu et al, Détection d’émissions radio de longue durée de type aurore au-dessus d’une tache solaire, Astronomie naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41550-023-02122-6