Émissions radio mystérieuses similaires à une aurore boréale découvertes au-dessus d'une tache solaire

Les scientifiques découvrent des émissions radio prolongées au-dessus d'une tache solaire, similaires à celles précédemment observées dans les régions polaires des planètes et de certaines étoiles, ce qui pourrait remodeler notre compréhension des puissantes éruptions radio stellaires. Crédit : Sijie Yu

Des chercheurs de l'Institut de technologie du New Jersey ont documenté des émissions radio extraordinaires et durables provenant d'une tache solaire, offrant de nouvelles perspectives sur les phénomènes magnétiques solaires et stellaires.

Dans une étude publiée dans Nature Astronomy, des astronomes du Centre de recherche solaire-terrestre de l'Institut de technologie du New Jersey (NJIT-CSTR) ont détaillé les observations radio d'une étonnante aurore - se produisant à 40 000 km au-dessus d'un patch relativement sombre et froid sur le Soleil, appelée tache solaire.

Les chercheurs affirment que cette nouvelle émission radio présente des caractéristiques similaires aux émissions radio aurorales couramment observées dans les magnétosphères planétaires telles que celles autour de la Terre, de Jupiter et de Saturne, ainsi que certaines étoiles de faible masse.

La découverte offre de nouvelles perspectives sur l'origine de ces puissantes émissions radio solaires et ouvre potentiellement de nouvelles voies pour comprendre des phénomènes similaires dans des étoiles distantes dotées de larges taches stellaires, selon l'auteur principal de l'étude et scientifique de NJIT-CSTR, Sijie Yu.

"Nous avons détecté un type particulier d'émissions radio polarisées de longue durée émanant d'une tache solaire, persistant pendant plus d'une semaine", a déclaré Yu. "Cela est très différent des éruptions radio solaires typiques et transitoires, qui durent généralement quelques minutes ou quelques heures. C'est une découverte passionnante qui pourrait modifier notre compréhension des processus magnétiques des étoiles."

Les célèbres spectacles de lumières aurorales visibles dans le ciel des régions polaires de la Terre, tels que l'Aurore boréale ou l'Aurore australe, se produisent lorsque les activités solaires perturbent la magnétosphère de la Terre, ce qui facilite la précipitation de particules chargées vers la région polaire de la Terre où le champ magnétique converge, et interagit avec les atomes d'oxygène et d'azote de la haute atmosphère. En accélérant vers les pôles nord et sud, ces électrons peuvent générer des émissions radio intenses à des fréquences d'environ quelques centaines de kHz.

L'équipe de Yu affirme que les nouvelles émissions radio solaires observées, détectées sur une vaste région de taches solaires se formant temporairement là où les champs magnétiques à la surface du Soleil sont particulièrement forts, diffèrent des tempêtes de bruit radio solaires précédemment connues, tant sur le plan spectral que temporel.

"Notre analyse, qui porte sur la résolution spatiale, temporelle et spatiale, suggère qu'elles sont dues à l'émission de maser cyclotron électronique (ECM), impliquant des électrons énergétiques piégés dans des géométries de champ magnétique convergentes", explique Yu. "Les zones plus fraîches et intensément magnétiques des taches solaires offrent un environnement favorable à l'émission ECM, établissant des parallèles avec les calottes polaires magnétiques des planètes et des autres étoiles et offrant potentiellement un analogue solaire local pour étudier ces phénomènes."

"Cependant, contrairement aux aurores terrestres, ces émissions d'aurore des taches solaires se produisent à des fréquences allant de quelques centaines de milliers de kHz à environ 1 million de kHz, résultat direct du fait que le champ magnétique des taches solaires est des milliers de fois plus fort que celui de la Terre."

"Nos observations révèlent que ces éruptions radio ne sont pas nécessairement liées au timing des éruptions solaires non plus", ajoute Rohit Sharma, un scientifique de l'Université des Sciences Appliquées du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW) et co-auteur de l'étude. "Au lieu de cela, une activité d'éruptions sporadiques dans des régions actives voisines semble injecter des électrons énergétiques dans des boucles magnétiques à grande échelle ancrées à la tache solaire, ce qui alimente ensuite l'émission radio ECM au-dessus de la région."

Il semble que l'"aurore radio des taches solaires" exhibe une modulation de rotation synchronisée avec la rotation solaire, produisant ce que Yu décrit comme un "effet de phare cosmique".

"Lorsque la tache solaire traverse le disque solaire, elle crée un faisceau de lumière radio tournant, similaire à l'aurore radio modulée que nous observons chez les étoiles en rotation", note Yu. "Comme cette aurore radio des taches solaires représente la première détection de ce type, notre prochaine étape consiste en une analyse rétrospective. Nous cherchons à déterminer si certaines des éruptions solaires précédemment enregistrées pourraient être des exemples de cette nouvelle émission identifiée."

Les émissions radio solaires, bien que plus faibles, sont comparées à des émissions aurorales stellaires observées dans le passé et pourraient suggérer que les taches stellaires sur des étoiles plus froides, tout comme les taches solaires, pourraient être les sources de certaines éruptions radio observées dans différents environnements stellaires.

"Cette observation est l'une des preuves les plus claires d'émissions radio ECM que nous ayons observées provenant du Soleil. Les caractéristiques ressemblent à certaines de celles observées sur nos planètes et d'autres étoiles lointaines, ce qui nous amène à envisager la possibilité que ce modèle puisse être potentiellement applicable à d'autres étoiles avec des taches stellaires", a déclaré Bin Chen, professeur associé de physique au NJIT-CSTR et co-auteur.

The team says the latest insight, linking the behavior of our Sun and the magnetic activities of other stars, could have implications for astrophysicists to rethink their current models of stellar magnetic activity.

“We’re beginning to piece together the puzzle of how energetic particles and magnetic fields interact in a system with the presence of long-lasting starspots, not just on our own Sun but also on stars far beyond our solar system,” said NJIT solar researcher Surajit Mondal.

“By understanding these signals from our own Sun, we can better interpret the powerful emissions from the most common star type in the universe, M-dwarfs, which may reveal fundamental connections in astrophysical phenomena,” added Dale Gary, NJIT-CSTR distinguished professor of physics.