Les scientifiques ont découvert des modèles solaires qui pourraient aider à comprendre la météo spatiale

La pièce manquante pourrait être liée à des modèles inhabituels d'explosions à haute énergie provenant de la surface du soleil, selon Science Alert. Recherche récente.

Nous avons l'habitude d'entendre parler des rayons ultraviolets du soleil, contre lesquels nous nous protégeons grâce à un écran solaire. Le Soleil émet également des rayons gamma beaucoup plus puissants, qui sont les ondes les plus énergétiques sur Terre. Champ électromagnétique. Chaque photon gamma transporte un milliard de fois plus d’énergie qu’un photon ultraviolet.

Les rayons gamma n'affectent pas directement les personnes à la surface de la Terre car les photons sont absorbés par l'atmosphère. Mais les scientifiques étudient si certains de ces rayons hautement énergétiques peuvent suivre l'activité solaire, comme les puissantes éruptions solaires telles que les éruptions solaires ou les explosions à sa surface. Des événements aussi puissants peuvent créer une « météorologie spatiale » qui peut frapper la Terre, affecter le fonctionnement des satellites et détruire les systèmes ferroviaires ou électriques.

Prédire les événements solaires extrêmes constituerait une amélioration considérable dans notre compréhension du Soleil, tout comme prédire un tremblement de terre avant qu’il ne se produise.

Dans une étude récente, des scientifiques ont découvert que certaines parties du Soleil émettent des rayons gamma plus intenses que d’autres, une découverte surprenante car les modèles indiquaient auparavant que les rayons gamma devraient être uniformes sur tout le Soleil. Les dernières recherches ont révélé que les pôles du soleil émettent le rayonnement le plus élevé lorsque les champs magnétiques nord et sud du soleil s'inversent.

« Il s'agit de disposer de meilleurs outils pour prédire l'activité solaire », a déclaré Bruno Arseoli, co-auteur et chercheur à l'Université de Lisbonne et à l'Université de Trieste. « Peut-être pouvons-nous utiliser ces nouvelles informations provenant de très hautes énergies pour aider nos modèles à prédire le comportement du Soleil. »

La justification scientifique de cette étrange tendance reste un mystère, affirment les auteurs. Mais le champ magnétique du Soleil va probablement s'inverser d'ici un an ou deux, ce qui permettra aux scientifiques d'observer cet étrange phénomène en temps réel et de collecter davantage de données pour expliquer ce phénomène.

Symétrie sous la surface du soleil

Les rayons gamma sont les rois de toutes les énergies. Ils sont générés par les objets les plus énergétiques de notre univers, comme les explosions de supernova ou les étoiles à neutrons. Les explosions nucléaires et les éclairs sur Terre peuvent également produire des rayons gamma.

Le Soleil peut également émettre des rayons gamma de plusieurs manières. Lorsque l'éruption du Soleil libère du gaz et du plasma de sa surface, des rayons gamma peuvent également être émis, mais à des niveaux d'énergie relativement faibles.

La plus grande source de rayonnement gamma solaire survient lorsque le Soleil est bombardé par des particules hautement énergétiques émises par les supernovas et les étoiles à neutrons de l’univers, appelées rayons cosmiques. Lorsqu'une particule cosmique chargée frappe le Soleil, elle tourne autour du champ magnétique solaire et en ressort. En sortant, il entre en collision avec du gaz à la surface du Soleil et excite les particules solaires en photons gamma.

L'astrophysicien Tim Linden a déclaré que cette conversion des rayons gamma peut se produire à une profondeur de 100 à 1 000 kilomètres sous la surface du soleil, là où le champ magnétique est suffisamment puissant pour détourner les rayons cosmiques.

« Avec les rayons gamma du Soleil, nous pouvons voir à quelques milliers de kilomètres en dessous », a déclaré Linden, astrophysicien à l'Université de Stockholm qui n'a pas participé à la nouvelle étude. « Lequel Cela pourrait vous fournir une sonde sur ce qui se passe profondément sous la surface du Soleil.

L'activité du soleil n'est pas constante. Tous les 11 ans, notre étoile hôte change de costume lorsque ses pôles magnétiques nord et sud changent de position, ce que l'on appelle un cycle solaire. À mesure que les pôles s’inversent, le niveau d’activité à la surface du soleil change. Le Soleil est le moins actif au début, appelé minimum solaire, et le plus actif vers le milieu lorsque les pôles magnétiques s'inversent officiellement, appelé maximum solaire. Le Soleil devrait atteindre son maximum solaire au cours de la prochaine année.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont étudié l'évolution du rayonnement gamma solaire sur l'ensemble d'un cycle solaire, en utilisant les données collectées par le télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA. Ils ont découvert que le rayonnement gamma était plus intense aux pôles du Soleil, là où l'activité solaire culminait au cours du cycle, coïncidant avec l'inversion formelle des champs magnétiques.

« C'était inattendu », a déclaré Arceoli. « C'est juste quelque chose de nouveau que nous découvrons à propos du soleil. »

Linden a ajouté que cette découverte était surprenante car la force réelle du champ magnétique solaire ne change pas beaucoup sur une période de 11 ans. Pendant le pic d'activité, le champ magnétique du Soleil devient plus enchevêtré, entraînant davantage d'activités telles que des éruptions et des explosions à la surface, mais la force globale ne change pas nécessairement.

« Personne ne disposait d'un modèle indiquant que certaines parties du Soleil seraient plus brillantes que d'autres en fonction du cycle solaire », a déclaré Linden, mais des études antérieures avaient fait allusion à une tendance inhabituelle. Il a montré que certaines zones du Soleil sont plus brillantes que d'autres en A. Étude précédenteMais cette nouvelle étude analyse les tendances plus en détail.

Désormais, les modèles et la compréhension des énergies gamma de notre Soleil doivent être revus. Étant donné que cette structure déséquilibrée apparaît au moment où le Soleil passe devant son noyau magnétique, il est possible que les rayons gamma soient liés à la formation magnétique et à l'activité solaire, a déclaré Arcioli.

Elena Orlando, auteur de l'étude et chercheuse à l'Université de Trieste et à l'Université de Stanford, a déclaré que l'explication exacte restait un mystère. Une idée pourrait être que les rayons cosmiques frappent différentes régions pendant le maximum solaire. Ou peut-être qu'il y a quelque chose de spécial à propos des pôles pendant le maximum solaire, qui attire davantage de rayons cosmiques pour les atteindre. Il pourrait également y avoir une interprétation complètement différente.

« Cela suggère que les rayons gamma transportent des informations sur l'activité solaire », a déclaré Arseoli. « Cela ouvre en quelque sorte un nouveau domaine d'étude pour cette association. »

Un outil potentiel pour prédire l’activité solaire

Prédire un événement solaire extrême, c’est comme prédire un tremblement de terre. Les processus souterrains commencent à changer et peuvent conduire à une activité à la surface, mais il est difficile de prédire exactement quand et où.

« Cette étude contribue à élargir nos connaissances sur l'endroit exact où proviennent les rayons gamma à la surface du Soleil », a déclaré le physicien des particules Mihr On Nisa, qui n'a pas participé à l'étude.

Des études antérieures ont également indiqué que les rayons gamma ne brillent pas uniformément à travers le Soleil, mais il s'agit de la première étude à montrer un changement au cours du pic d'activité solaire.

Orlando a déclaré que les rayons gamma pourraient aider à avoir un aperçu précoce des processus à la surface et donner des indices sur l'état général du Soleil. Par exemple, une augmentation du rayonnement gamma aux pôles pourrait indiquer que le champ magnétique du Soleil est en train de s'inverser et que l'activité du Soleil augmente, ce qui entraînerait davantage d'éruptions solaires qui pourraient frapper la Terre.

De futures études pourraient également examiner la façon dont le rayonnement gamma change avant qu'une grande éruption solaire ne se produise, a déclaré Linden, en utilisant potentiellement les observations comme outil de prévision – un peu comme déterminer s'il pleuvra sur Terre en raison des conditions météorologiques.

« Les mêmes champs magnétiques qui sont responsables de la modulation des particules à haute énergie qui produisent ces rayons gamma sont également responsables des flux et reflux de la météo spatiale », a déclaré Nyssa. « Que la vie soit perturbée ou non par la météo spatiale, bien comprendre la physique de notre étoile la plus proche ne fera qu'accroître notre connaissance de notre place dans l'univers. »

Cet article fait partie de Planète cachéeune chronique qui explore la science merveilleuse, inattendue et bizarre de notre planète et au-delà.