Nouvelles découvertes sur le vent solaire et les retournements magnétiques

La Parker Solar Probe a étudié le Soleil et son Vent Solaire, qui est un flux de particules chargées libérées par le Soleil. Pendant son voyage, elle a observé une caractéristique unique appelée "magnetic switchbacks". Ce sont des changements soudains dans la direction du champ magnétique dans le vent solaire. Elles apparaissent comme des taches et ont été souvent vues près du Soleil. Cependant, les scientifiques ne sont toujours pas sûrs de comment ces switchbacks se forment.

Cet article vise à comprendre les propriétés des Ions lourds de ces patches switchback, surtout durant le 11e passage rapproché de Parker avec le Soleil. Cette étude est importante car elle compare les résultats de Parker avec ceux d'un autre vaisseau spatial, le Solar Orbiter, qui mesure aussi les propriétés du vent solaire. Ensemble, ils offrent une meilleure compréhension du vent solaire et du comportement du Soleil.

#Qu'est-ce que les Magnetic Switchbacks ?

Les magnetic switchbacks sont des inversions soudaines du champ magnétique dans le vent solaire. Elles apparaissent comme des pics dans les données collectées par le vaisseau spatial. Quand ces pics se produisent, il y a aussi des changements dans la vitesse du vent solaire. Bien que les switchbacks soient temporaires, elles peuvent se regrouper en zones plus grandes appelées patches de switchbacks magnétiques. Ces patches peuvent couvrir de vastes zones et ont souvent des caractéristiques similaires aux cellules supergranulaires vues à la surface du Soleil.

Les scientifiques ont remarqué les switchbacks depuis le premier rapprochement de Parker avec le Soleil. Le vaisseau spatial les a observées à plusieurs reprises durant sa mission, mais leurs caractéristiques changent à mesure que le vent solaire s'éloigne du Soleil. Cela rend leur étude difficile en détail.

Il existe plusieurs théories sur la formation des switchbacks. Certains suggèrent qu'elles se forment dans la couronne (l'atmosphère extérieure du Soleil), tandis que d'autres pensent qu'elles se produisent plus tard dans le voyage du vent solaire à travers l'espace. Les processus clés pouvant mener à la formation des switchbacks incluent la reconnexion magnétique d'interchange, l'expansion du vent solaire, les jets coronal et les mouvements aux points d'ancrage des structures magnétiques.

#Importance des Mesures d'Ions Lourds

Comprendre les switchbacks nécessite d'examiner la composition du vent solaire. Les ions lourds sont particulièrement importants car ils conservent des informations sur les conditions qu'ils ont connues dans la couronne. Le Solar Orbiter est équipé d'instruments capables d'analyser les ions lourds, comme le fer et l'oxygène, ce qui aide à connecter ces ions aux switchbacks observés par Parker.

Les ions lourds peuvent fournir des détails précieux sur la température et la densité de la couronne d'où ils proviennent. À mesure que le vent solaire s'éloigne du Soleil, les conditions autour des ions peuvent changer. Cela affecte aussi la façon dont les ions interagissent et se combinent entre eux. En étudiant leurs compositions, les scientifiques peuvent les relier à des événements se produisant à la surface du Soleil.

#Observations et Méthodologie

Durant le 11e passage périhélique de Parker, une alignement spécial avec le Solar Orbiter a eu lieu. Cette coordination a permis aux deux vaisseaux de observer les mêmes flux de vent solaire même s'ils étaient à des distances différentes du Soleil. Parker était beaucoup plus proche, tandis que Solar Orbiter était plus loin.

Les instruments utilisés sur Parker mesurent la vitesse et les champs magnétiques du vent solaire. Les instruments de Solar Orbiter se concentrent sur la composition du vent solaire, notamment les ions lourds. Cette collaboration a permis d'analyser comment les ions lourds et les switchbacks sont liés.

Pour examiner les observations des deux vaisseaux, les scientifiques ont utilisé une méthode appelée "ballistic mapping". Ils ont modélisé les trajectoires du vent solaire depuis le Soleil vers les deux vaisseaux en se basant sur leurs vitesses observées. Cela a aidé à identifier où les mesures de Solar Orbiter correspondaient aux patches de switchbacks observés par Parker.

#Résultats sur la Composition des Ions Lourds

Les résultats ont indiqué que les patches de switchback n'affichaient pas de signatures distinctes d'ions et d'éléments qui les différencieraient du vent solaire environnant. Les patches et le vent solaire environnant montraient des qualités variées, indiquant qu'ils provenaient de zones dans la couronne avec des propriétés magnétiques et thermiques différentes.

Les données sur les ions lourds ont révélé plusieurs choses sur la source du vent solaire. La composition des ions et la température variaient à travers les patches de switchback. Cette variabilité suggère que les sources de ces patches pourraient être complexes et impliquer un mélange de régions de champs magnétiques ouverts et fermés dans la couronne solaire.

#Ratios d'Ions et Températures électroniques

L'étude a aussi examiné de près les ratios de différents ions lourds. En comparant des ions comme l'oxygène et le carbone, les scientifiques ont pu déduire des températures indicatives des conditions dans la couronne. Ces ratios ont montré un motif systématique, indiquant qu'à mesure que le vent solaire se rapproche de la feuille actuelle (une frontière entre différentes régions du vent solaire), les ratios changent.

En plus des ratios d'ions, les températures électroniques ont été mesurées à Parker. Il y avait des corrélations notables entre les températures électroniques et les ratios d'ions. Cela suggère que les données des deux vaisseaux se complètent bien pour comprendre les conditions sources du vent solaire.

#Variabilité à Travers les Patches de Switchback

La recherche a montré qu'il existe une variabilité significative dans la composition des ions lourds et les températures électroniques à travers différents patches de switchback. Le ratio Fe/O, qui indique la composition de la région source, variait largement au sein des patches. Cette variabilité suggère des conditions différentes dans les régions coronales d'où provient le vent solaire.

Il est intéressant de noter que la température électronique mesurée à Parker montrait de plus grandes variations en regardant à travers différents patches de switchback que dans les patches eux-mêmes. Les résultats soulignent que cette variabilité de température reflète probablement des changements dans les conditions de la région source plutôt que simplement la distance par rapport au Soleil.

#Comparaison au Vent Solaire de Fond

Un des principaux enseignements de cette étude est que la composition du vent solaire dans les patches de switchback est similaire à celle du vent solaire environnant. Cela indique que les switchbacks pourraient ne pas nécessiter des conditions spécialisées pour se former, mais au contraire, elles pourraient être influencées par les caractéristiques du vent solaire de fond.

#Implications des Mesures d'Ions Lourds

Les mesures d'ions lourds dans les patches de switchback voisins suggèrent une relation avec les mécanismes générant ces structures. Les résultats indiquent que les switchbacks pourraient se former là où des vents solaires rapides et lents se trouvent à proximité, en particulier près des frontières des trous coronaux.

Il y a plusieurs processus potentiels qui pourraient mener à la formation des switchbacks. Les résultats de l'étude fournissent des insights sur la façon dont ces processus pourraient être liés aux propriétés observées du vent solaire. Comprendre ces relations peut aider les scientifiques à affiner leurs modèles de météo solaire et spatiale.

#Conclusion

Cette recherche met en avant l'importance de comprendre l'interaction entre les caractéristiques du vent solaire et les magnetic switchbacks. En analysant les propriétés des ions lourds, l'étude relie le comportement du vent solaire près du Soleil à l'environnement plus large du vent solaire.

La collaboration entre la Parker Solar Probe et le Solar Orbiter offre une opportunité unique de gagner des insights sur la dynamique du vent solaire. À mesure que le vent solaire voyage depuis le Soleil, les ions lourds préservent des informations sur leur parcours. Les résultats indiquent que les patches de switchback pourraient être influencées par le vent solaire de fond, pointant vers une relation complexe entre l'activité solaire et l'environnement du vent solaire.

Les recherches futures devraient continuer à chercher des données supplémentaires des deux vaisseaux pour confirmer ces résultats et explorer les conditions dans lesquelles les switchbacks et les ions lourds interagissent. Cela améliorera notre compréhension de l'influence du Soleil sur le vent solaire et de ses effets plus larges sur la météo spatiale.