Croquis des différentes régions de la magnétosphère terrestre. Cliquez pour agrandir
Les vaisseaux spatiaux Cluster de l'ESA étaient au bon endroit au bon moment lorsqu'ils ont survolé une région du champ magnétique terrestre qui accélère les électrons à environ 1 / 100e de la vitesse de la lumière. La région est appelée région de diffusion d'électrons; une limite de quelques kilomètres d’épaisseur entre le champ magnétique terrestre et celui du Soleil. Au cours d'une heure, le vaisseau spatial a été englouti dans une région de diffusion d'électrons, car le vent solaire faisait bouger cette couche d'avant en arrière.
Les satellites Cluster de l’ESA ont survolé des régions du champ magnétique terrestre qui accélèrent les électrons à environ un centième de la vitesse de la lumière. Les observations présentent aux scientifiques du Cluster leur première détection de ces événements et leur donnent un aperçu des détails d'un processus universel connu sous le nom de reconnexion magnétique.
Le 25 janvier 2005, les quatre vaisseaux spatiaux du Cluster se sont retrouvés au bon endroit au bon moment: une région de l'espace connue sous le nom de région de diffusion d'électrons. C’est une frontière de quelques kilomètres d’épaisseur à une altitude d’environ 60 000 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre. Il marque la frontière entre le champ magnétique terrestre et celui du Soleil. Le champ magnétique du Soleil est transporté vers la Terre par un vent de particules chargées électriquement, appelé vent solaire.
Une région de diffusion d'électrons est comme un interrupteur électrique. Lorsqu'il est retourné, il utilise l'énergie stockée dans les champs magnétiques du Soleil et de la Terre pour chauffer à grande vitesse les particules chargées électriquement à proximité. De cette façon, il initie un processus qui peut entraîner la création de l'aurore sur Terre, où des particules chargées se déplaçant rapidement entrent en collision avec des atomes atmosphériques et les font briller.
Il y a aussi un côté plus sinistre aux régions de diffusion d'électrons. Les particules accélérées peuvent endommager les satellites en entrant en collision avec elles et provoquer une accumulation de charges électriques. Ces derniers court-circuitent et détruisent les équipements sensibles.
Dix-neuf fois en une heure, le quatuor Cluster s'est retrouvé englouti dans une région de diffusion d'électrons. En effet, le vent solaire secouait la couche limite, la faisant se déplacer d'avant en arrière. Chaque croisement de la région de diffusion d'électrons n'a duré que 10 à 20 millisecondes pour chaque vaisseau spatial et pourtant un instrument unique, connu sous le nom d'Instrument Drift Instrument (EDI), était assez rapide pour mesurer les électrons accélérés.
L'observation est importante car elle fournit les mesures les plus complètes à ce jour d'une région de diffusion d'électrons. «Même les meilleurs ordinateurs du monde ne peuvent pas simuler des régions de diffusion d'électrons; ils n'ont tout simplement pas la puissance de calcul nécessaire pour le faire », explique Forrest Mozer, Université de Californie, Berkeley, qui a dirigé l'enquête sur les données du cluster.
Les données fourniront des informations précieuses sur le processus de reconnexion magnétique. Le phénomène se produit dans tout l'Univers à différentes échelles, partout où il y a des champs magnétiques enchevêtrés. Dans ces situations complexes, les champs magnétiques s'effondrent parfois en configurations plus stables. Il s'agit de la reconnexion et libère de l'énergie à travers les régions de diffusion d'électrons. Sur le Soleil, la reconnexion magnétique entraîne les éruptions solaires qui libèrent parfois d'énormes quantités d'énergie au-dessus des taches solaires.
Ces travaux peuvent également avoir une incidence importante sur la résolution des besoins énergétiques sur Terre. Les physiciens nucléaires qui tentent de construire des générateurs de fusion tentent de créer des champs magnétiques stables dans leurs réacteurs, mais sont en proie à des événements de reconnexion qui ruinent leurs configurations. Si le processus de reconnexion peut être compris, peut-être que les moyens de l'empêcher dans les réacteurs nucléaires deviendront clairs.
Cependant, cela réside encore dans l'avenir. «Nous devons faire beaucoup plus de science avant de comprendre pleinement la reconnexion», explique Mozer, dont le but est maintenant de comprendre quelles conditions de vent solaire déclenchent les événements de reconnexion et leurs régions de diffusion d'électrons associées vues par Cluster.
Source d'origine: portail ESA
