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# Physique # Astrophysique solaire et stellaire # Instrumentation et méthodes pour l'astrophysique

L'éclipse révèle les secrets du soleil

Une éclipse solaire offre une rare chance d'étudier les émissions radio du Soleil.

Olivia R. Young, Timothy E. Dolch, Joseph F. Helmboldt, Christopher Mentrek, Louis P. Dartez, Michael T. Lam, Sophia V. Sosa Fiscella, Evan Bretl, Colin Joyce, Johannes Loock, Grace Meyer, Annabel Peltzer, Joseph Petullo, Parker Reed, Emerson Sigtryggsson, Benjamin Bassett, Andrew B. Hawken, Alejandro Z. Heredia, Paige Lettow, Whit Lewis, Mikayla Manna, Nicholas Mirochnikoff, Michael Zemcov

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Le 8 avril 2024, une Éclipse solaire totale va traverser l'Amérique du Nord et offrir une occasion unique aux scientifiques d'étudier le Soleil, en particulier ses émissions radio. Pour profiter au max de cet événement, une équipe d'étudiants et de pros a commandé un télescope radio spécial appelé DLITE, situé dans le Parc de l'Observatoire, dans l'Ohio. Ce télescope est conçu pour capturer les émissions radio solaires à basse fréquence pendant l'éclipse.

Qu'est-ce qu'une éclipse solaire ?

Une éclipse solaire se produit quand la Lune se met entre la Terre et le Soleil, bloquant partiellement ou complètement la lumière du Soleil dans certaines zones. Pendant une éclipse solaire totale, le Soleil est complètement obscurci, créant un environnement inhabituel où les scientifiques peuvent observer plus clairement la couronne solaire—l'atmosphère extérieure. C'est comme éteindre toutes les lumières et enfin voir les étoiles.

L'importance des observations solaires

Le Soleil émet différents types de radiations, y compris des ondes radio, qui transportent des infos précieuses sur sa structure et son comportement. Ces émissions radio viennent de la couronne solaire, où de hautes températures et du plasma créent divers effets. Comprendre ces émissions aide les scientifiques à en apprendre plus sur l'activité solaire et ses effets sur la Terre, comme les événements météo spatiaux qui peuvent perturber les systèmes de communication.

DLITE : un télescope radio pour les éclipses

Le Déploiement à Faible Bande Ionosphère et Expérience Transitoire (DLITE) est un télescope radio à basse fréquence conçu pour une installation rapide afin d'observer des événements rares comme la prochaine éclipse solaire totale. Le télescope se compose de quatre antennes dipôles capables de détecter des émissions radio dans la gamme de 35 à 45 MHz. Ces fréquences sont assez basses pour permettre aux scientifiques d'étudier la couronne médiane, mais suffisamment élevées pour éviter trop d'interférences d'autres sources radio.

Pourquoi 35-45 MHz ?

Les émissions à basse fréquence dans cette plage sont importantes car on pense qu'elles proviennent d'environ 1,5 rayons solaires optiques au-dessus de la surface du Soleil. Cela donne un aperçu des processus dynamiques qui se produisent dans la couronne. Cependant, les données dans ces fréquences sont limitées, car la plupart des observations précédentes se concentraient sur des fréquences plus élevées ou pendant des conditions moins favorables.

La mise en place dans l'Ohio

Le télescope DLITE dans le Parc de l'Observatoire a été installé par une équipe d'étudiants enthousiastes qui ont entrepris le projet pendant six mois pour se préparer à l'éclipse. L'emplacement a été choisi pour ses ciels sombres, sa pollution lumineuse minimale et son isolation relative des interférences de fréquence radio (RFI), qui sont comme du bruit de fond pouvant perturber les signaux radio. Les antennes ont été placées de manière stratégique pour former un triangle équilatéral, permettant une meilleure imagerie des sources radio.

Préparation pour le grand jour

Pour s'assurer que le télescope fonctionnerait efficacement pendant l'éclipse, l'équipe a réalisé une série de tests et d'installations. Cela incluait la mesure de l'environnement RFI local, l'assemblage des antennes et la mise en place de l'électronique nécessaire pour le traitement des données. C'était un projet qui combinait science et praticité tout en offrant aux étudiants une expérience pratique dans une application réelle.

Observer l'éclipse

Le jour de l'éclipse, l'excitation était palpable. L'équipe visait à capturer les moments avant, pendant et après la totalité—le point où l'éclipse est à son maximum. Ils espéraient voir des changements dans les émissions radio et comparer ces données à des jours tranquilles sans événements solaires significatifs.

Pendant l'éclipse, les observations ont indiqué que l'intensité radio solaire avait considérablement diminué, ce qui correspondait aux attentes. Les résultats ont suggéré que le rayon des émissions solaires à 42 MHz pourrait être confirmé. Cette preuve importante soutient les théories existantes sur les mécanismes derrière les émissions solaires à basse fréquence.

La science derrière les observations

Les émissions radio du Soleil sont compliquées. Elles peuvent fluctuer en fonction de divers facteurs, y compris l'activité solaire et l'état de l'ionosphère, la couche de l'atmosphère affectée par les radiations solaires. Observer l'éclipse a permis à l'équipe de recueillir des données précieuses sur ces émissions pendant un maximum solaire—un moment où le Soleil est particulièrement actif.

Les données collectées pendant l'éclipse ont montré une chute frappante de l'intensité solaire à 42 MHz par rapport au jour suivant. Cette chute a indiqué que l'éclipse bloquait d'importantes portions de radiations solaires, permettant aux scientifiques de mieux comprendre les dimensions et le comportement de la couronne solaire pendant de tels événements célestes.

Utiliser la technologie pour la sensibilisation

Pour améliorer l'engagement du public pendant l'éclipse, l'équipe a développé une plateforme de streaming en direct nommée DLITE TV. Cela a permis aux spectateurs de vivre l'activité solaire en temps réel, rendant la science accessible et divertissante pour le public. Plus de 900 personnes se sont connectées depuis différents endroits, ce qui en a fait un événement communautaire tout en mettant en avant la puissance de la science et de la technologie.

Un avenir avec DLITE

Le succès du système DLITE a des implications larges. L'équipe prévoit d'étendre son utilisation et espère voir diverses autres stations DLITE établies à travers le globe. Cela permettrait des projets collaboratifs et améliorerait notre compréhension des phénomènes solaires. De plus, ça offre une super opportunité pour les étudiants et les astronomes amateurs d'avoir une expérience pratique en radioastronomie et en recherche scientifique.

Les points clés à retenir

  1. Apprendre en faisant : Le projet a permis aux étudiants d'appliquer leurs connaissances de manière pratique, acquérant des idées sur la radioastronomie et la collaboration.

  2. Engagement du public : Le streaming en direct a attiré des spectateurs, rendant la science amusante et engageante tout en sensibilisant à la recherche solaire.

  3. Contributions scientifiques : Les données collectées pendant l'éclipse fournissent des informations précieuses sur les émissions solaires et jettent les bases pour de futures études.

  4. Planification pour l'avenir : Avec l'augmentation de l'intérêt pour les phénomènes solaires, avoir plus de systèmes DLITE peut nous aider à mieux comprendre le Soleil et à protéger la Terre de ses effets.

Et maintenant ?

Les résultats des observations de l'éclipse contribueront à un ensemble de recherches plus large. Les scientifiques visent maintenant à analyser comment l'ionosphère a réagi pendant l'éclipse et comment l'activité solaire affecte notre vie quotidienne. L'espoir est de réaliser plus de projets collaboratifs qui exploreront d'autres aspects de la dynamique solaire et ses interactions avec la Terre.

Et qui sait ? Peut-être que la prochaine fois qu'une éclipse solaire se produira, les gens ne regarderont pas juste le ciel—il y aura peut-être quelques antennes pointées vers le haut aussi, capturant le moment où la Lune fait son entrée grandiose.

Source originale

Titre: Constraining solar emission radius at 42 MHz during the 2024 total solar eclipse using a student-commissioned radio telescope

Résumé: Low-frequency solar radio emission is sourced in the solar corona, with sub-100 MHz radio emission largely originating from the $\sim$10$^{5}$\,$\mathrm{K}$ plasma around 2 optical radii. However, the region of emission has yet to be constrained at 35--45\,MHz due to both instrumentation limitations and the rarity of astronomical events, such as total solar eclipses, which allow for direct observational approaches. In this work, we present the results from a student-led project to commission a low-frequency radio telescope array situated in the path of totality of the 2024 total solar eclipse in an effort to probe the middle corona. The Deployable Low-Band Ionosphere and Transient Experiment (DLITE) is a low-frequency radio array comprised of four dipole antennas, optimized to observe at 35--45\,MHz, and capable of resolving the brightest radio sources in the sky. We constructed a DLITE station in Observatory Park, a dark sky park in Montville, Ohio. Results of observations during the total solar eclipse demonstrate that DLITE stations can be quickly deployed for observations and provide constraints on the radius of solar emission at our center observing frequency of 42\,MHz. In this work, we outline the construction of DLITE Ohio and the solar observation results from the total solar eclipse that transversed North America in April 2024.

Auteurs: Olivia R. Young, Timothy E. Dolch, Joseph F. Helmboldt, Christopher Mentrek, Louis P. Dartez, Michael T. Lam, Sophia V. Sosa Fiscella, Evan Bretl, Colin Joyce, Johannes Loock, Grace Meyer, Annabel Peltzer, Joseph Petullo, Parker Reed, Emerson Sigtryggsson, Benjamin Bassett, Andrew B. Hawken, Alejandro Z. Heredia, Paige Lettow, Whit Lewis, Mikayla Manna, Nicholas Mirochnikoff, Michael Zemcov

Dernière mise à jour: 2024-12-09 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2412.07034

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.07034

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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