Cela fait 124 jours que la sonde solaire Parker a été lancée, et plusieurs semaines depuis qu'elle a fait l'approche la plus proche qu'un vaisseau spatial ait jamais faite pour une étoile. Maintenant, les scientifiques mettent la main sur les données de l'approche rapprochée. Lors de la récente réunion de l'American Geophysical Union à Washington, quatre chercheurs ont partagé ce qu'ils espèrent pouvoir apprendre de la sonde. Ils espèrent que les données de la sonde solaire Parker les aideront à répondre à une question vieille de plusieurs décennies sur le soleil, sa couronne et le vent solaire.
Les scientifiques qui étudient le Soleil l'anticipent depuis longtemps et l'attente en vaut la peine.
«Les héliophysiciens attendent depuis plus de 60 ans qu'une telle mission soit possible. Les mystères solaires que nous voulons résoudre attendent dans la couronne. » - Nicola Fox, directeur de la division Héliophysique au siège de la NASA.
L'excitation est tout autour de la première phase de rencontre solaire de la PSP. Du 31 octobre au 11 novembre 2018, Parker Solar Probe a achevé la première phase de rencontre solaire, accélérant à travers l'atmosphère extérieure du Soleil - la couronne - et collectant des données sans précédent avec quatre suites d'instruments de pointe. La PSP sera en orbite autour du Soleil 24 fois, pour 24 phases de rencontre solaire. Pendant la mission, la sonde utilisera 7 survols assistés par gravité de Vénus pour rétrécir progressivement son orbite autour du Soleil.
Chaque phase de rencontre solaire se produit lorsque la sonde se trouve à 0,25 UA du Soleil, et pendant ces périodes, les instruments scientifiques collectent des données. La sonde sera exposée à une chaleur et à un rayonnement extrêmes pendant cette période et ne pourra pas communiquer. Ce n'est qu'une fois qu'il a quitté chaque phase qu'il peut renvoyer ses données sur Terre pour que les héliophysiciens y réfléchissent.
«Parker Solar Probe nous fournit les mesures essentielles à la compréhension des phénomènes solaires qui nous intriguent depuis des décennies.» - Nour Raouafi, scientifique du projet PSP, JHU / APL.
La première phase de rencontre solaire est terminée, et bien que la mission ait encore beaucoup de travail à faire, les scientifiques de Parker ont partagé une partie de ce qu'ils espèrent apprendre de la mission à l'American Geophysical Union à Washington DC.
Lorsque la mission PSP a été conçue, les scientifiques voulaient répondre à trois questions importantes concernant l'héliophysique:
- Comment l’atmosphère extérieure du Soleil, la couronne, est-elle chauffée à des températures environ 300 fois plus élevées que la surface visible en dessous?
- Comment le vent solaire est-il accéléré si rapidement aux vitesses élevées que nous observons?
- Comment certaines des particules les plus énergiques du Soleil s'éloignent-elles du Soleil à plus de la moitié de la vitesse de la lumière?
"Parker Solar Probe nous fournit les mesures essentielles pour comprendre les phénomènes solaires qui nous intriguent depuis des décennies", a déclaré Nour Raouafi, scientifique du projet Parker Solar Probe au laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins à Laurel, Maryland. "Pour fermer le lien, un échantillonnage local de la couronne solaire et du jeune vent solaire est nécessaire et Parker Solar Probe fait exactement cela."
Aucun vaisseau spatial n'a jamais été aussi proche du Soleil que la PSP, donc les scientifiques ne savent pas exactement à quoi s'attendre des données. Ils savent ce qu'ils espèrent apprendre, mais ils ne peuvent pas en être sûrs.
"Nous ne savons pas à quoi nous attendre si près du Soleil jusqu'à ce que nous obtenions les données, et nous verrons probablement de nouveaux phénomènes", a déclaré Raouafi. "Parker est une mission d'exploration - le potentiel de nouvelles découvertes est énorme."
Les rapports du PSP suggèrent que la première phase scientifique a capturé des données de qualité. C'est en partie à cause du survol de Vénus, lorsque la sonde a pu prendre quelques mesures de la planète, vérifiant que les instruments fonctionnaient. Certaines données de la phase scientifique 1 ont été téléchargées, mais les héliophysiciens devront attendre pour mettre la main sur tout cela. En raison des défis posés par le profil de la mission, certaines des données scientifiques de cette rencontre ne seront transmises par liaison descendante qu'après la deuxième rencontre solaire de la mission en avril 2019.
La sonde solaire Parker n'est pas le seul vaisseau spatial à étudier le Soleil. Les autres vaisseaux incluent le SOHO (Solar Heliospheric Observatory), le SDO (Solar Dynamics Observatory) et le vaisseau spatial STEREO-A (Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead). Mais aucun de ces trois n'a été aussi proche du Soleil que la PSP, même s'ils font leur propre science.
"Parker Solar Probe se rend dans une région que nous n'avons jamais visitée auparavant", a déclaré Terry Kucera, physicien solaire au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Pendant ce temps, de loin, nous pouvons observer la couronne solaire du Soleil, qui pilote l'environnement complexe autour de Parker Solar Probe."
Le gif ci-dessous montre les données réelles de l'engin spatial STEREO-A (Solar and Terrestrial Relations Observatory Ahead) de la NASA, ainsi que l'emplacement de la sonde solaire Parker lorsqu'elle vole à travers l'atmosphère extérieure du Soleil lors de sa première phase de rencontre solaire en novembre 2018. Ces images fournissent contexte clé pour comprendre les observations de Parker Solar Probe. (Crédit d'image: NASA / STEREO)
Chacun des vaisseaux spatiaux étudiant le Soleil offre un contexte et un point de vue différents pour ce que les autres voient. La PSP se déplacera jusqu'à 0,25 UA, tandis que STEREO orbitera autour du Soleil à environ 1 UA. Le SDO est dans une orbite géo-synchrone de la Terre, et SOHO est dans une orbite de halo autour du point Soleil-Terre LaGrange 1.
"La mission STEREO consiste à observer l'héliosphère à partir de différents endroits et Parker en fait partie - en effectuant des mesures dans une perspective que nous n'avons jamais eue auparavant", a déclaré Kucera.
La science est incrémentale, et les scientifiques de la PSP aiment souligner que l'amélioration incrémentielle des modèles de fonctionnement du Soleil fait partie du travail de la PSP, même si nous n'obtenons pas de réponses directes à nos questions.
Les modèles sont un bon moyen de tester des théories sur la physique sous-jacente du Soleil. En créant une simulation qui s'appuie sur un certain mécanisme pour expliquer le chauffage coronal - par exemple, un certain type d'onde de plasma appelée onde Alfvén - les scientifiques peuvent vérifier la prédiction du modèle par rapport aux données réelles de Parker Solar Probe pour voir si elles s'alignent. S'ils le font, cela signifie que la théorie sous-jacente peut être ce qui se passe réellement. S'ils ne le font pas, alors c'est de retour à la planche à dessin.
«Nous avons eu beaucoup de succès en prédisant la structure de la couronne solaire pendant les éclipses solaires totales», a déclaré Riley. "Parker Solar Probe fournira des mesures sans précédent qui limiteront davantage les modèles et la théorie qui y est intégrée."
La vitesse record de la PSP est cruciale pour son travail.
Le Soleil tourne environ une fois tous les 27 jours lorsque nous le voyons depuis la Terre, et les structures solaires qui entraînent une grande partie de son activité se déplacent avec lui. Cela crée un problème pour les scientifiques, car ils ne peuvent pas être certains si la variabilité qu'ils voient est provoquée par des changements réels dans la région produisant l'activité - variation temporelle - ou est causée par la simple réception de matériel solaire d'une nouvelle région source - variation spatiale . La vitesse de la PSP signifie qu'elle peut dépasser ce problème.
Le gif ci-dessous provient d'un modèle montrant comment le vent solaire s'écoule du soleil, avec la perspective de l'instrument WISPR de Parker Solar Probe superposé.
Crédits: Predictive Science Inc.
À certains moments, Parker Solar Probe se déplace assez rapidement pour correspondre presque exactement à la vitesse de rotation du Soleil, ce qui signifie que Parker «survole» une zone du Soleil pendant un court laps de temps. Les scientifiques peuvent être certains que les changements de données au cours de cette période sont causés par des changements réels sur le Soleil, plutôt que par la rotation du Soleil.
La sonde solaire Parker fait partie du programme Living with a Star de la NASA pour explorer les aspects du système Soleil-Terre qui affectent directement la vie et la société.
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