L'instrument SPICE donne de nouvelles infos sur l'atmosphère solaire

On parle du premier mosaïque de connexion créé par l'instrument SPICE lors de la mission Solar Orbiter, en soulignant son rôle dans l'étude de la surface du Soleil et de l'espace qui l'entoure. Les observations SPICE faites le 2 mars 2022 fournissent des données précieuses sur l'atmosphère solaire et aident à comprendre le Vent Solaire, ce flux de particules chargées libérées par le Soleil.

#Introduction

L'Héliosphère est une région autour du Soleil remplie de plasma à faible densité, de radiations, de poussière et de particules énergétiques. Comprendre cet environnement est essentiel car il influence l'activité magnétique du Soleil et affecte divers corps célestes à l'intérieur. La mission Solar Orbiter est conçue pour donner des aperçus sur le vent solaire et ses origines. Avec une combinaison de capteurs à distance et d'instruments in-situ, le Solar Orbiter nous permet de voir le Soleil plus en détail que jamais.

L'instrument SPICE, qui fait partie de cette mission, capture des images et des spectres du Soleil dans la gamme de l'ultraviolet extrême (EUV). Il couvre une large gamme de Températures, permettant aux scientifiques d'étudier la couronne solaire et d'autres couches de l'atmosphère solaire. En reliant les données SPICE avec des mesures in-situ, on peut mieux comprendre comment les activités solaires sont liées aux phénomènes plasmiques dans l'héliosphère.

#La Mission Solar Orbiter

Le Solar Orbiter est équipé de six instruments de télédétection et de quatre instruments in-situ, offrant une vue complète du plasma solaire et du vent solaire. Cette mission s'appuie sur des observations précédentes d'anciennes missions, comme Helios. Son orbite unique hors de l'écliptique lui permet d'observer les régions polaires à haute latitude du Soleil pour la première fois.

SPICE joue un rôle essentiel dans la capture de la lumière ultraviolette extrême du Soleil. L'instrument est capable de produire des cartes de température et de composition de l'atmosphère solaire. Il produit également des cartes de vitesse Doppler, aidant à révéler des détails sur les activités solaires et leurs effets sur l'espace environnant.

#Collecte des Données et Observations

SPICE peut fonctionner en deux modes différents : "sit-and-stare", où l'instrument se concentre sur un point fixe, et "rastering", où il scanne le Soleil dans une direction spécifique. Les données collectées le 2 mars 2022 impliquaient trois observations raster sur presque une journée entière.

Pendant cette période, deux régions actives sur le Soleil étaient visibles par SPICE. Ces régions ont été observées par divers autres instruments à bord du Solar Orbiter, permettant une approche multi-instrument pour l'analyse des données. Les observations SPICE ont abouti à des cartes de radiance qui correspondaient bien aux données précédentes, confirmant l'efficacité de l'instrument.

#Caractéristiques Solaires dans les Observations

L'étude s'est concentrée sur deux régions actives, identifiées à l'aide de la base de données des Régions Actives de la NOAA. Ces régions sont classées comme des bipôles simples, ce qui signifie qu'elles montrent une séparation claire des polarités magnétiques. En analysant les champs magnétiques dans ces régions, on peut commencer à comprendre leur dynamique et leur comportement.

#Analyse des Données

Pour analyser les données collectées, des scientifiques ont utilisé différentes méthodes pour diagnostiquer les températures plasmiques et étudier la composition élémentaire. Une approche standard implique d'utiliser des rapports de lignes à partir de lignes spectrales émises pour déduire les propriétés du plasma. Ces méthodes aident à identifier des zones de compositions élémentaires et de températures différentes, fournissant des indices sur les processus physiques en jeu.

Le pipeline de données SPICE a amélioré la qualité des données, corrigeant plusieurs facteurs, y compris le courant noir et les problèmes de planéité. Cependant, il reste des défis, principalement liés au bruit dans les observations et à la réponse de l'instrument au fil du temps.

#Diagnostics de Température et de Composition

Les diagnostics de température peuvent être faits en examinant les rapports des lignes spectrales émises par le même élément. Par exemple, l'analyse effectuée sur les observations a relié les rapports de lignes à la température, révélant des températures moyennes d'environ 1 million de Kelvin dans les régions actives.

En plus des diagnostics de température, déterminer la composition de l'atmosphère solaire est un objectif clé. L'étude de l'effet de Premier Potentiel d'Ionisation (FIP) - où certains éléments sont renforcés dans la couronne solaire - fournit des aperçus sur les processus qui façonnent le vent solaire.

#Cartes de Radiance et Techniques d'Analyse

Les cartes de radiance sont essentielles pour visualiser les données collectées par SPICE. Elles aident à illustrer la luminosité de l'atmosphère solaire à différentes longueurs d'onde. Les données SPICE ont été comparées avec des observations antérieures pour valider les résultats et affiner les mesures.

Différentes méthodes ont été appliquées pour analyser les données plus en profondeur, y compris la méthode des rapports à deux lignes, l'inversion de mesure d'émission différentielle, et les rapports de combinaison linéaire. Chacune de ces techniques offre des avantages uniques et peut fournir des couches supplémentaires de compréhension concernant la température de l'atmosphère solaire et la composition des éléments.

#Résultats et Conclusions

Les premières découvertes présentées dans cette étude indiquent que SPICE est capable de capturer des structures solaires et qu'il existe des conditions plasmiques isothermes dans les régions actives observées. Des valeurs de biais FIP plus élevées ont été notées aux points d'ancrage des boucles coronales observées, suggérant que ces zones sont significatives pour comprendre les sources de vent solaire lent.

La comparaison avec d'autres instruments à bord du Solar Orbiter a confirmé que les cartes de radiance observées étaient cohérentes avec les données à plus haute résolution, validant les observations SPICE. Cette corrélation suggère que SPICE peut suivre de manière fiable les détails des structures solaires.

#Étapes Futures et Améliorations

Malgré les défis rencontrés lors de l'analyse, comme les discordances dans la soustraction de l'obscurité et le bruit de l'instrument, les résultats mettent en évidence le potentiel des observations SPICE. Les travaux futurs se concentreront sur le raffinement du pipeline de traitement des données, la correction des problèmes connus et l'amélioration des techniques utilisées pour analyser les données.

Une étape importante consiste à revenir sur des événements observés par SPICE avec des mesures in-situ, comme celles provenant du Capteur d'Ions Lourds de l'Analyseur de Vent Solaire. Cette comparaison aidera à établir les liens entre les sources de vent solaire et les observations faites depuis les engins spatiaux.

De plus, une analyse plus approfondie se concentrera sur la compréhension de la façon dont les changements dans les abondances élémentaires sont liés aux vents solaires et à l'environnement magnétique dans l'héliosphère. La collaboration avec d'autres instruments et l'inclusion de jeux de données plus complets renforceront les efforts de recherche futurs.

#Conclusion

En résumé, les mosaïques de connexion SPICE sont un pas en avant significatif pour lier les observations solaires à l'héliosphère. Les résultats initiaux montrent la capacité de SPICE à capturer des informations critiques sur l'atmosphère solaire et sa composition. En reliant ces observations à des mesures in-situ, les chercheurs peuvent approfondir leur compréhension de l'environnement solaire et de son influence sur l'héliosphère.

Cette analyse marque une étape importante car elle prépare le terrain pour de futures observations et études qui continueront à déchiffrer l'interaction complexe entre le Soleil et l'espace qui l'entoure. Les efforts continus pour affiner la collecte de données et les techniques d'analyse amélioreront notre connaissance des dynamiques solaires et de leurs implications pour la météo spatiale et les environnements planétaires.

À travers l'exploration continue de l'atmosphère solaire, les scientifiques sont bien placés pour répondre aux questions clés entourant la physique solaire-terrestre dans les années à venir.