Solar Orbiter : premières images des multiples visages du Soleil

La sonde européenne Solar Orbiter qui a décollé le 10 février dernier est en route pour s’approcher du Soleil et réaliser des observations sans précédents. Elle vient d’ailleurs d’effectuer son passage au plus près du Soleil sur sa première orbite elliptique. Ce périhélie a été effectué à environ 77 millions de kilomètres du Soleil, soit un peu plus de la moitié de la distance entre la Terre et l’étoile, mais la sonde va encore se rapprocher davantage dans les années à venir, jusqu’à 0,28 UA (1 UA = distance moyenne Terre-Soleil).

Solar Orbiter: journey around the Sun
Les changements d’orbite de Solar Orbiter, notamment induits par les survols de Vénus (crédits ESA)

La mise en service et la vérification exhaustive de la performance des 10 instruments scientifiques de Solar Orbiter [détails ici] sont désormais terminées et l’Agence Spatiale Européenne a dévoilé le 16 juillet leurs premières images et données.

Premières images et premières données par Solar Orbiter (crédit Solar Orbiter / ESA & NASA)

Les scientifiques des laboratoires européens et américains impliqués (la NASA a contribué à la mission) ont commencé à analyser la moisson de données.

Des « feux de camp » à la surface du Soleil qui expliqueraient la très haute température de la couronne solaire ?

Bien que la mission principale ne devait commencer qu’en novembre 2021, les premières images sont époustouflantes.

Premières images du Soleil par l’instrument EUI en ultraviolet le 30/05/2020 révélant des éruptions miniatures « les feux de camp » – couleur jaune artificielle ajoutée car les UV sont invisibles pour l’œil humain (crédit Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)

L’Imageur Ultraviolet Extrême (EUI) de Solar Orbiter a pris ces images le 30 mai 2020. Elles montrent l’apparence du Soleil à une longueur d’onde de 17 nanomètres en Ultraviolet. Les images à cette longueur d’onde révèlent la haute atmosphère du Soleil, la couronne, qui a une température d’environ 1 million de degrés, soit nettement plus élevée que la surface solaire à « seulement » 5500°C. EUI prend des images complètes du disque (en haut à gauche) à l’aide du télescope Full Sun Imager (FSI), ainsi que des images haute résolution à l’aide du télescope HRI EUV . Ces images révèlent une multitude de petites éruptions, faisant éclater des taches lumineuses, appelées «feux de camp». Ce sont des éruptions miniatures omniprésentes qui pourraient contribuer aux températures élevées de la couronne solaire et à l’origine du vent solaire.

 » Les feux de camp sont de petits parents des éruptions solaires que nous pouvons observer depuis la Terre, des millions ou des milliards de fois plus petits « , explique David Berghmans de l’Observatoire Royal de Belgique (ROB), chercheur principal de l’instrument EUI.  » Le Soleil peut sembler calme au premier coup d’œil, mais quand nous regardons en détail, nous pouvons voir ces jaillissements miniatures partout où nous regardons « .

Les scientifiques ne savent pas encore si les « feux de camp » ne sont que de minuscules versions de grandes éruption solaires, ou s’ils sont entraînés par des mécanismes différents. Il existe cependant déjà des théories selon lesquelles ces éruptions miniatures pourraient contribuer à l’un des phénomènes les plus mystérieux du Soleil, le chauffage de la couronne solaire [à lire aussi sur l’objectif de la sonde Parker Solar].

Image annotée représentant la taille de la Terre en bas à gauche et l’un des « feux de camp » observés par Solar Orbiter (Crédit : Solar Orbiter / EUI Team / ESA et NASA; 
CSL, IAS, députés, PMOD / WRC, ROB, UCL / MSSL)

C’est la première fois qu’une sonde fait des images aussi proche du Soleil (par exemple la sonde américaine Parker Solar Probe qui va se rapprocher davantage du Soleil ne fait pas d’images, et la sonde américano-européenne Soho est au point de Lagrange L1 Terre-Soleil à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre).

Une image en gros plan prise avec le télescope haute résolution Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) sur Solar Orbiter le 28 mai 2020. La zone mesure environ 200 000 km x 200 000 km de diamètre et est centrée au milieu du Soleil. Il montre le modèle de granulation du Soleil qui résulte du mouvement du plasma chaud sous la surface visible du Soleil (crédit Solar Orbiter / PHI Team / ESA & NASA)

L’instrument METIS sur Solar Orbiter bloque la lumière éblouissante de la surface solaire, permettant de voir la couronne, soit l’atmosphère extérieure plus faible du Soleil. Il s’agit d’un coronographe.

Premières images de l’instrument METIS sur Solar Orbiter (crédit Solar Orbiter/Metis Team/ ESA & NASA)

Le coronographe METIS vient d’effectuer quelques «premières mondiales» avec ses premières images prises le 15 mai 2020, simultanément en lumière visible (580-640 nm) (en vert ici) et en lumière ultraviolette (UV, 121,6 nm) (en rose ici). L’image en lumière visible montre clairement les deux bandes équatoriales lumineuses et les régions polaires plus faibles, qui sont caractéristiques de la couronne solaire pendant les périodes d’activité magnétique minimale. L’image ultraviolette enregistre les émissions d’atomes d’hydrogène neutres dans la couronne. Il s’agit de la première image UV de la couronne solaire étendue jamais obtenue. Une meilleure résolution en lumière visible ne peut être obtenue que pendant les quelques minutes d’une éclipse totale naturelle du Soleil, tandis que les images UV n’ont aucune correspondance. 

Mais Solar Orbiter, c’est bien plus que des images du Soleil

Solar Orbiter embarque en tout 10 instruments, et parmi eux, seulement 5 imageurs. Du coup, d’autres données sont disponibles.

Premier spectre capturé le 21 avril 2020 par l’instrument SPICE sur Solar Orbiter. 
Pris à des longueurs d’onde ultraviolettes extrêmes, c’est le premier aperçu de SPICE de données qui donneront des mesures des flux de plasma, leur composition et de leur température dans l’atmosphère du Soleil, la couronne, pour aider à trouver l’origine du vent solaire. Plus de détails ici (crédit Solar Orbiter/SPICE Team/ESA & NASA; STFC RAL Space/ Institut d’Astrophysique Spatiale/ Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung/ PMOD WRC/ Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo/ NASA Goddard Space Flight Center/ Southwest Research Institute/ Physikalisch-Technische Bundesanstalt/ ESR Technology Ltd/ Almatech/ APCO Technologies/ European Space Agency)

Cette image est un « tachygramme » du Soleil, prise avec l’instrument Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) sur Solar Orbiter le 18 juin 2020 qui montre la rotation du Soleil. Il montre la ligne de vitesse de visée du Soleil, avec le côté bleu tournant vers nous et le côté rouge se détournant. Le blanc indique la vitesse de ligne de visée nulle (crédit Solar Orbiter/PHI Team/ESA & NASA)
Le Solar Wind Plasma Analyzer (SWA) échantillonne le vent solaire autour de Solar Orbiter. Ce graphique en couleur montre les premières mesures scientifiques effectuées par son capteur d’ions lourds HIS prises le 11 mai 2020. Plus de détails ici (crédit Solar Orbiter / Equipe SWA / ESA et NASA)
Le spectromètre / télescope à rayons X (STIX) étudie les émissions de rayons X solaires, qui sont exclusivement émises lors des éruptions solaires. Même si l’activité solaire est actuellement faible, l’équipe STIX a eu la chance d’observer une éruption solaire le 7 juin 2020. Plus de détails ici (crédit Solar Orbiter/STIX Team/ESA & NASA)

Si vous voulez encore plus d’images, c’est sur le site de l’ESA.

Source principale : Solar Orbiter’s first images reveal ‘campfires’ on the Sun

Pour rappel, j’avais vu Solar Orbiter avant qu’elle ne quitte l’Europe pour la campagne de lancement en octobre 2019 :

Photo de couverture : crédit Solar Orbiter/EUI Team; PHI Team/ESA & NASA

Légende : L’instrument EUI a pris les images de la rangée du haut et de la colonne la plus à droite au cours de la semaine suivant le 30 mai 2020, et a contribué à l’image centrale. Les images jaunes, prises à la longueur d’onde ultraviolette extrême de 17 nanomètres, montrent l’atmosphère extérieure du Soleil, la couronne, qui existe à une température d’environ un million de degrés. Les images rouges, prises à une longueur d’onde légèrement plus longue de 30 nanomètres, montrent la région de transition du Soleil, qui est une interface entre les couches inférieure et supérieure de l’atmosphère solaire. Dans cette région, qui ne fait que 100 km d’épaisseur, la température augmente d’un facteur jusqu’à 100 pour atteindre le million de degrés de la couronne. L’image du milieu est une mosaïque des images « rouges » de l’EUI et de la mission de l’Observatoire Solaire Dynamique (SDO) de la NASA (gris) en orbite terrestre, à la même date. L’image au milieu de la première colonne, a été prise par l’instrument PHI le 18 juin 2020. Elle montre une « carte magnétique du Soleil » qui révèle les forces du champ magnétique sur la surface solaire. Dans le coin inférieur droit se trouve le début d’une région active. Il peut être vu des régions noires et blanches étroitement voisines, qui signifient des polarités magnétiques opposées. En période d’activité magnétique accrue, des tracés comme celui-ci montreront beaucoup plus de régions actives de ce type. L’image bleue, blanche et rouge en bas à gauche est un tachygramme du Soleil pris avec PHI. Il montre la vitesse de la ligne de visée du Soleil, le côté bleu se tournant vers nous et le côté rouge se détournant. En période d’activité magnétique accrue, ce tracé deviendra plus turbulent. A côté de cette image, une vue du Soleil en lumière visible, prise par PHI le 18 juin 2020. Il n’y a pas de taches solaires car il y a très peu d’activité magnétique actuellement.

Ces images en défilé :

Cette animation montre cinq vues du Soleil capturées avec les instruments Extreme Ultraviolet Imager (EUI) et Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) sur Solar Orbiter de l’ESA. Crédit : Solar Orbiter/EUI Team; PHI Team/ESA & NASA
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