Les secrets du vent solaire seront bientôt scrutés de près grâce au lancement d’une prochaine mission de la NASA qui observera le soleil et le système solaire interne.
La mission, appelée PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), consiste en une constellation de quatre satellites de la taille d’une valise qui sont prêts à être lancés en orbite polaire basse, synchronisée avec le soleil, le dimanche 2 mars. En contournant la limite jour/nuit, ces satellites auront des vues superposées du ciel, de la verticale jusqu’à l’horizon, ce qui signifie qu’ils pourront observer le vent solaire se diriger vers nous. Selon Nicholeen Viall, scientifique de la mission PUNCH au Goddard Space Flight Center de la NASA, PUNCH fournira une vue tridimensionnelle inédite de la couronne solaire lorsqu’elle se transforme en vent solaire et remplit notre système solaire. L’un des satellites de PUNCH est équipé d’un imageur à champ étroit muni d’un coronographe. Il s’agit d’un dispositif qui crée une éclipse solaire totale artificielle pour bloquer le corps du soleil afin que nous puissions observer son atmosphère externe, la couronne. Les trois autres satellites sont équipés d’imageurs à champ large qui peuvent observer comment la couronne forme le vent solaire, puis suivre ce vent solaire détecté lorsqu’il se déplace dans l’espace. PUNCH est capable de le faire en portant efficacement des lunettes de soleil. Les imageurs à champ étroit et large de cette mission sont des polarimètres ; ils possèdent des filtres qui ne laissent passer que des particules de lumière, ou photons, qui oscillent dans certaines directions. C’est exactement comme les lunettes de soleil polarisées qui gèrent la lumière polarisée. La lumière polarisée recherchée par PUNCH est réfléchie à partir des électrons transportés par le vent solaire. Cependant, ce signal de lumière polarisée est faible. En fait, une stupéfiante quantité de 99,9 % de la lumière polarisée détectée par PUNCH provient d’autres sources, telles que les étoiles de fond et la lumière zodiacale. Les scientifiques de PUNCH s’intéressent alors aux 0,1 % de données spécifiques qu’ils doivent extraire des données globales. Cependant, en tant que sous-produit de toutes les mesures polarimétriques de PUNCH, les scientifiques parviendront à créer la carte stellaire polarimétrique la plus complète jamais réalisée, qui sera d’une valeur inestimable pour les astrophysiciens étudiant les propriétés des étoiles, telles que l’activité magnétique. Les photos brutes ressembleront beaucoup à des champs d’étoiles ordinaires, mais la magie de cette mission réside dans le traitement des données au sol, a déclaré Craig DeForest, responsable de la mission au Southwest Research Institute, lors de la téléconférence du 13 février. Ces données permettront à PUNCH de suivre la direction dans laquelle les matériaux du vent solaire se déplacent. Par exemple, lorsque le soleil éjecte un nuage de plasma appelé éjection de masse coronale, PUNCH peut déterminer la trajectoire exacte et la vitesse de cette éjection de masse, suivant celle-ci tout au long du système solaire interne et en direction de la Terre (si elle est en effet dirigée vers nous). Lorsqu’une éjection de masse coronale heurte le champ magnétique de notre planète, elle peut déclencher des tempêtes géomagnétiques pouvant entraver les communications radio, mettre en danger les satellites et les astronautes, et affecter les réseaux électriques au sol. Elle peut également provoquer de magnifiques aurores boréales dans les régions polaires de la Terre. Nous pensons révolutionner les prévisions de météo spatiale, a déclaré DeForest. Nous sommes la première mission capable de suivre les événements météorologiques spatiaux en trois dimensions. PUNCH s’intéresse également à la structure fine du vent solaire. La façon dont le vent solaire est soufflé à partir du soleil n’est pas encore claire, mais ce n’est pas une transition fluide de la couronne vers le vent solaire. Les renversements magnétiques, où le vent solaire semble zigzaguer, ainsi que les tourbillons et les amas, sans parler des éjections de masse coronale géantes, font tous partie intégrante du vent solaire. Ce qui est incroyable avec PUNCH, c’est le niveau de détail qu’il obtiendra, a déclaré Viall. Nous pourrons voir la structure globale de ces éjections de masse énormes, ainsi que les fragments qui sont petits par rapport aux éjections de masse coronale, mais qui sont encore grands par rapport à la Terre. PUNCH n’est pas le seul engin spatial étudiant la couronne solaire et la transition vers le vent solaire. La sonde solaire Parker de la NASA s’approche régulièrement du soleil plus que tout autre engin spatial ne l’a fait auparavant ; elle est passée à moins de 3,9 millions de miles (6,2 millions de kilomètres) de la surface du soleil, la photosphère, et, ce faisant, est entrée dans la couronne solaire. En combinant les observations de PUNCH avec celles de Parker Solar Probe, il sera possible de voir le panorama complet du vent solaire s’éloignant de la couronne de notre étoile, et même de recueillir quelques détails en gros plan sur cette transition. Ensemble, les deux missions fourniront des ensembles de données complémentaires montrant comment le soleil donne naissance au vent solaire et aux conditions météorologiques de l’espace, a déclaré DeForest. PUNCH collaborera également avec une autre mission qui sera lancée plus tard cette année, appelée IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe). Alors que PUNCH se concentre sur le soleil, IMAP observera l’extérieur, vers la limite externe de l’héliosphère, qui est la vaste bulle magnétique soufflée par le vent solaire et qui enveloppe les planètes et la ceinture de Kuiper. IMAP étudiera le vent solaire lorsqu’il se dirige vers la limite extérieure de l’héliosphère, appelée héliopause, située à environ 120 unités astronomiques (17,95 milliards de kilomètres ou 11,15 milliards de miles) du soleil. Ce faisant, IMAP observera l’endroit où le vent solaire cède la place au milieu interstellaire, et avec Parker Solar Probe qui se rapproche du point de naissance du vent solaire, PUNCH fera le lien entre les deux.
