Bien qu'il ait plus de 40 ans, le télescope solaire Dunn de Sunspot, au Nouveau-Mexique, ne prévoit pas de retraite anticipée. Le FIRS offre une couverture spectrale simultanée aux longueurs d'onde visible et infrarouge grâce à l'utilisation d'un spectrographe à double bras unique. En utilisant l'optique adaptative pour surmonter les conditions de «vision» atmosphérique, l'équipe a attaqué sept régions actives du Soleil - une en 2001 et six de décembre 2010 à décembre 2011 - alors que le cycle 23 de Sunspot s'estompait. L'échantillon de taches solaires complètes a 56 observations de 23 régions actives différentes… et a montré que l'hydrogène pourrait agir comme un type de dispositif de dissipation d'énergie qui aide le Soleil à obtenir une adhérence magnétique sur ses spots.
"Nous pensons que l'hydrogène moléculaire joue un rôle important dans la formation et l'évolution des taches solaires", a déclaré le Dr Sarah Jaeggli, récemment diplômée de l'Université d'Hawaï à Manoa, dont la recherche doctorale a constitué un élément clé des nouvelles découvertes. Elle a mené la recherche avec les Drs. Haosheng Lin, également de l'Université d'Hawaï à Manoa, et Han Uitenbroek de l'Observatoire solaire national de Sunspot, NM. Jaeggli est maintenant chercheur postdoctoral dans le groupe solaire de la Montana State University. Leur travail est publié dans le numéro du 1er février 2012 de The Astrophysical Journal.
Vous n'avez pas besoin d'être un physicien solaire pour connaître le cycle de 11 ans du Soleil ou pour comprendre comment les taches solaires sont des zones plus fraîches de magnétisme intense. Croyez-le ou non, même les professionnels ne sont pas tout à fait sûrs du fonctionnement de tous les mécanismes… en particulier ceux qui provoquent des zones de formation de taches solaires qui retardent les mouvements convectifs normaux. Parmi les choses que nous avons apprises, la température interne du spot a une corrélation avec sa force de champ magnétique - avec une forte augmentation lorsque la température se refroidit. "Ce résultat est déroutant", ont écrit Jaeggli et ses collègues. Cela implique un mécanisme inconnu à l'intérieur du spot.
Une théorie est que les atomes d'hydrogène se combinant en molécules d'hydrogène peuvent être responsables. Quant à notre Soleil, la majorité de l'hydrogène est des atomes ionisés car la température de surface moyenne est évaluée à 5780K (9944 deg. F). Cependant, puisque Sol est considéré comme une «étoile froide», les chercheurs ont trouvé des indications de molécules d'éléments lourds dans le spectre solaire - y compris de la vapeur d'eau surprenante. Ce type de résultats pourrait prouver que les régions ombrales pourraient permettre aux molécules d'hydrogène de se combiner dans les couches de surface - une prédiction de 5% faite par le regretté professeur Per E. Maltby et ses collègues de l'Université d'Oslo. Ce type de changement pourrait entraîner des changements dynamiques drastiques en ce qui concerne la pression du gaz.
"La formation d'une grande fraction de molécules peut avoir des effets importants sur les propriétés thermodynamiques de l'atmosphère solaire et la physique des taches solaires", a écrit Jaeggli.
Les mesures directes dépassant nos capacités actuelles, l'équipe a ensuite mesuré un proxy - le radical hydroxyle composé d'un atome d'hydrogène et d'oxygène (OH). Selon l'Observatoire solaire national, «OH se dissocie (se transforme en atomes) à une température légèrement inférieure à H2, ce qui signifie que H2 peut également se former dans les régions où OH est présent. Par coïncidence, l'une de ses raies spectrales infrarouges est de 1565,2 nm, presque la même que la raie de fer de 1565 nm, utilisée pour mesurer le magnétisme en un point et l'une des raies FIRS est conçue pour observer. »
En combinant des données anciennes et nouvelles, l'équipe a mesuré les champs magnétiques à travers les taches solaires et l'intensité OH à l'intérieur des spots, en jugeant les concentrations de H2. "Nous avons trouvé des preuves que des quantités importantes de molécules d'hydrogène se forment dans les taches solaires qui sont capables de maintenir des champs magnétiques plus forts que 2 500 Gauss", a commenté Jaeggli. Elle a également déclaré que sa présence conduisait à une intensification temporaire "galopante" du champ magnétique.
Quant à l'anatomie d'une tache solaire, le flux magnétique monte de l'intérieur du Soleil et ralentit la convection de surface - qui à son tour arrête le gaz plus froid qui a rayonné sa chaleur dans l'espace. De là, de l'hydrogène moléculaire est créé, ce qui réduit le volume. Parce qu'il est plus transparent que son homologue atomique, son énergie est également rayonnée dans l'espace permettant au gaz de se refroidir encore plus. À ce stade, le gaz chaud amorcé par le flux comprime la région plus froide et intensifie le champ magnétique. «Finalement, il se stabilise, en partie à partir de l'énergie irradiant du gaz environnant. Sinon, le spot grandirait sans limites. À mesure que le champ magnétique s'affaiblit, les molécules H2 et OH se réchauffent et se dissocient vers les atomes, compressant les régions froides restantes et empêchant le spot de s'effondrer. »
Pour l'instant, l'équipe admet qu'une modélisation informatique supplémentaire est nécessaire pour valider leurs observations et que la plupart des régions actives jusqu'à présent ont été douces. Ils espèrent que Sunspot Cycle 24 leur donnera plus de carburant pour être "cool" ...
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de l'Observatoire solaire national.
