Le champ magnétique des éjections de masse coronale (CME) détermine leur géoefficacité, mais il n'est mesuré en routine que in situ, lorsque l'éjection est déjà presque à proximité de la Terre. Les méthodes à distance, comme la scission des bandes dans les sursauts radio de type II ou la polarisation circulaire des sursauts de type IV en mouvement, ne donnent qu'un champ moyenné le long de la ligne de visée. Ce travail se situe à part : dans les archives voisines se trouvent des études sur la couronne solaire, le vent solaire et les sursauts radio rapides, mais aucun équivalent direct. Le plus proche voisin, un article sur un aimant stellaire retenant une éjection, ne fait que souligner à quel point on connaît mal la structure magnétique des CME dans la couronne moyenne.
Les observations ont été réalisées avec l'Owens Valley Radio Observatory Long Wavelength Array (OVRO-LWA), un réseau de 352 antennes fonctionnant dans la gamme 13,4–86,9 MHz. On a utilisé le mode d'imagerie standard avec une résolution temporelle de 10 s et une bande de 5 MHz. La réfraction ionosphérique a été corrigée manuellement à l'aide des images en lumière blanche de LASCO C2. Les spectres ont été extraits d'une région brillante en lumière blanche et précédant le corps principal de la CME ; la taille de la région correspondait au faisceau de synthèse à 39 MHz. Pour vérifier le mécanisme d'émission, des modèles d'émission gyrosynchrotron d'une source inhomogène et d'émission gyrorésonnante thermique ont été construits.
Dans l'intervalle 23:34–00:16 UT du 9 au 10 mars 2024, les spectres dans plusieurs régions de la CME ont montré un plateau de température de brillance aux basses fréquences et une chute brutale aux hautes fréquences, la forme classique de l'émission gyrorésonnante. La fréquence de cassure variait d'environ 57 MHz à environ 43 MHz à mesure que la CME s'éloignait de 4,9 à 7,5 rayons solaires. En supposant la troisième harmonique de la gyrofréquence, cela correspond à un champ magnétique de 7,9 à 5,6 G. La température de brillance observée (~0,1 MK) est d'un ordre de grandeur inférieure à celle attendue pour une source remplie, ce qui indique un faible facteur de remplissage : l'émission provient de poches magnétiques compactes d'une taille d'environ 0,03 rayon solaire. Le modèle gyrosynchrotron avec un champ inhomogène peut également reproduire les spectres, mais nécessite un réglage fin des paramètres, tandis que l'explication par gyrorésonance thermique est plus simple et conforme au principe d'Occam.
C'est la première mesure directe possible du champ magnétique total d'une CME dans la couronne moyenne, où l'on ne disposait auparavant que d'estimations indirectes. Contrairement aux travaux voisins qui utilisent la scission des bandes ou la polarisation pour obtenir un champ moyenné, on obtient ici le champ local dans des nœuds brillants individuels de la CME. Le résultat confirme que le champ magnétique des CME est inhomogène et concentré dans de petites structures, visibles sur les images WISPR et dans les simulations. La méthode de diagnostic par gyrorésonance pourrait devenir un outil de routine pour suivre l'évolution du champ magnétique des CME du Soleil à la Terre.
Avec la mise en service du mode spectropolarimétrie sur OVRO-LWA, il sera possible de déterminer le numéro de l'harmonique de la gyrofréquence et donc le champ magnétique sans hypothèses. L'accumulation de statistiques sur différentes CME permettra de vérifier comment le champ décroît avec la distance et à quel point la dépendance proposée dans Koya et al. (2024) est universelle. Des observations conjointes avec WISPR et Solar Orbiter aideront à relier les nœuds radioémetteurs à des structures magnétiques spécifiques en lumière blanche.
La méthode pourrait être utilisée pour l'alerte précoce de la géoefficacité des CME et pour la calibration des modèles de propagation des éjections dans le milieu interplanétaire.
Effectuer des observations spectropolarimétriques de CME pour déterminer l'harmonique de la gyrofréquence et préciser la valeur du champ magnétique. Comparer les nœuds radioémetteurs avec les structures à petite échelle sur les images WISPR.
Ce travail touche directement au problème non résolu de l'origine et de l'évolution des structures magnétiques à petite échelle à l'intérieur des CME. La question reste ouverte de savoir comment ces structures se forment et comment leur champ est lié au champ global de l'éjection. On ne sait pas non plus à quel point la loi de décroissance du champ magnétique avec la distance est universelle pour différentes CME.
Cette section s'adresse à l'auteur du travail et à ses collègues. Les travaux voisins ont été trouvés par une recherche sémantique dans notre archive, et non par correspondance de mots. Nous n'évaluons pas : nous montrons le champ autour.
Ce que fait ce travail
L'étude repose sur les observations OVRO-LWA de l'éjection de masse coronale (CME) du 9 mars 2024. À partir des spectres de plusieurs régions de l'éjection, une cassure gyrorésonnante a été identifiée, dont la fréquence a permis d'estimer un champ magnétique compris entre 7,9 et 5,6 G sur des distances de 4,9 à 7,5 rayons solaires. Il est montré que l'émission provient d'îlots magnétiques compacts avec un faible facteur de remplissage.
Où est sa force
Cette méthode permet de mesurer le champ magnétique local dans des nœuds individuels de la CME dans la couronne moyenne, où l'on ne disposait auparavant que d'estimations indirectes. Elle ouvre la voie à une diagnose à distance systématique de l'évolution du champ, du Soleil à la Terre.
Vers où avancer
À essayer
Pourquoi cela peut compter
Des mesures directes du champ magnétique des CME dans la couronne moyenne pourraient combler une lacune critique dans les modèles de propagation des éjections et améliorer la prévision de leur géoefficacité.
Travaux voisins dans notre archive
L'archive est vide autour de ce travail : l'analyse la plus proche n'est qu'à 0.54, contre 0,64 d'ordinaire. Il semble qu'on ait peu foré à côté.
Un champ magnétique de 7,9 G à 4,9 rayons solaires est environ 200 fois plus faible que le champ à la surface de la Terre, mais ce sont précisément de tels champs qui gouvernent le mouvement de milliards de tonnes de plasma.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « Tempête solaire », une éjection de masse coronale menace la Terre et les héros tentent de prédire ses conséquences. La nouvelle méthode de mesure du champ magnétique des CME dans la couronne moyenne est un pas vers la réalisation de telles prévisions.