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Premières découvertes de la mission Parker Solar Probe

Les données du premier passage de la sonde au périhélie, publiées dans Nature, révèlent des sursauts du vent solaire de grande amplitude qui pourraient jouer un rôle dans le chauffage de la couronne solaire et une co-rotation du plasma avec le Soleil d’une ampleur inattendue.

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Parker Solar Probe
©NASA/JHUAPL

Avec l’analyse des premières données de la mission Parker Solar Probe, à laquelle participe le LPP, c’est un peu le rêve d’Icare qui se concrétise enfin. Des dix concepts de missions définis en 1958 au tout début de l’ère spatiale, la sonde solaire était la dernière pierre qui manquait à cet édifice toujours en mouvement. Depuis bien d’autres défis ont été relevés, on a marché sur la Lune mais on n’avait jamais « touché le Soleil ». Après plusieurs tentatives avortées, un projet réaliste a vu le jour en 2010 et la NASA l’a mis en œuvre avec succès pour aboutir au lancement de la sonde la plus rapide de l’histoire, le 12 Aout 2018. A son bord, seulement 4 instruments pour minimiser la masse de la sonde et maximiser sa vitesse afin de lui permettre de se rapprocher le plus possible du Soleil sans tomber dans son puits gravitationnel.

L’enjeu est de taille puisqu’il s’agit de comprendre le mystère du chauffage de la couronne solaire dont la température, de l’ordre de 2 millions de degrés, est sans commune mesure avec celle mesurée à la surface du Soleil où elle atteint 6000 degrés. Si quelques processus ont été suggérés, aucune mesure n’avait été réalisée en-deçà de 65 rayons solaires pour les confirmer, ou pas. Aujourd’hui, c’est chose faite avec Parker Solar Probe qui embarque notamment deux spectromètres d’électrons équipés d’un système de détection extrêmement compact dérivé de celui conçu par le LPP pour la mission européenne Solar Orbiter. Avec le soutien du CNES, l’équipe « Plasmas Spatiaux » a développé le circuit intégré qui permet la détection des électrons. Capable de fonctionner dans l’environnement radiatif extrême rencontré à proximité du Soleil, il est beaucoup plus économe en énergie que tous les systèmes utilisés jusqu’à présent et il a permis de miniaturiser les spectromètres d’électrons de la mission.

L’article de Nature décrit la découverte surprenante d’un vent solaire particulièrement structuré au sein duquel des sursauts de vents solaires apparaissent de manière quasi ininterrompue durant les deux semaines pendant lesquelles la sonde s’est approchée au plus près du Soleil, à 35 rayons solaires pour les deux premières orbites analysées. La vitesse du vent passe ainsi de 300 à 450 km/sec de manière abrupte, sa densité peut quasiment doubler, et l’orientation du champ magnétique, pourtant relativement intense à proximité du Soleil, va jusqu’à s’inverser. Les données des spectromètres d’électrons démontrent que la connexion magnétique au Soleil de ces structures magnétiques reste inchangée, ce qui pose la question de leur origine.

De manière tout aussi surprenante, ces sursauts du vent solaire s’accompagnent d’une très forte vitesse transverse du plasma qui peut atteindre par moments 30 à 50 km/sec, soit plus de 15 fois les vitesses maximales de co-rotation attendues dans la couronne solaire. La perte de moment angulaire associée, si elle est confirmée, reste à expliquer et à confronter aux modèles d’évolution stellaire. Ces premières découvertes ouvrent la voie de campagnes de mesure passionnantes pour lesquelles le périhélie de la sonde sera porté à moins de 10 rayons solaires d’ici 2024 en utilisant l’effet de fronde de la Planète Mercure.

Référence : Kasper, J.C., Bale, S.D., Belcher, J.W., Berthomier, M. et al. Alfvénic velocity spikes and rotational flows in the near-Sun solar wind. Nature (2019) doi:10.1038/s41586-019-1813-z


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