Une onde de choc faible sur le Soleil accélère des électrons jusqu'à 122 keV express
Une onde de choc dans la couronne solaire ressemble à un bang supersonique d'avion, mais au lieu de l'air, c'est du plasma surchauffé, et au lieu du son, c'est un saut de densité et de champ magnétique. Le 10 mars 2024, une telle onde a traversé la partie ouest du disque solaire. Elle était si faible que sa vitesse ne dépassait que d'un demi pour cent la vitesse locale des ondes magnétiques (nombre de Mach d'environ 1,005). On pourrait penser qu'une onde aussi « silencieuse » ne peut rien accélérer.
Mais lorsque l'onde a atteint une région où les lignes de champ magnétique ne se refermaient pas sur le Soleil mais s'étendaient dans l'espace interplanétaire, tout a changé. Là, l'onde a frappé les lignes ouvertes presque perpendiculairement. À ce moment, les radiotélescopes ont capté des sursauts ressemblant à des « sapins » rapprochés sur le spectre dynamique — c'est ainsi que se présentent des faisceaux d'électrons éjectés le long des lignes magnétiques. L'inclinaison de ces « sapins » a permis d'estimer l'énergie des électrons : de 75 à 122 kiloélectronvolts. Pour comparaison, l'énergie des particules dans la flamme d'une bougie est de l'ordre du dixième d'électronvolt.
Ce cas est important : auparavant, on pensait que pour accélérer des particules, il fallait des ondes de choc fortes provenant d'éruptions puissantes. Ici, l'onde était à peine perceptible, mais la géométrie du champ — des lignes ouvertes perpendiculaires au front — a fait son travail. Cela signifie que même de faibles perturbations dans la couronne peuvent contribuer au flux de particules énergétiques qui atteignent ensuite la Terre et influencent la météo spatiale.
Ainsi, une onde silencieuse, presque indiscernable du fond, a rappelé qu'en physique solaire, ce qui compte n'est pas seulement la force de l'impact, mais aussi sa direction. Une porte ouverte est parfois plus importante qu'un poing.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.23335
Extreme ultraviolet (EUV) waves are global waves in the solar corona which can accelerate particles. The efficiency of the acceleration depends on local plasma characteristics e.g. Alfv\'en speed and the geometry of the magnetic field. This shock-driven particle acceleration can produce radio signatures such as Type II radio bursts and herringbone emission. Here we investigate signatures of particle acceleration by a weak coronal shock on 10 March 2024. In particular, we combine EUV images with radio imaging and spectral observations to determine how and where this weak shock could accelerate energetic particles. A potential field source surface extrapolation was used to examine the pre-eruption ambient magnetic field while the evolution of the global wave was probed using running difference and base difference EUV images. The EUV images enabled the speed and Alfv\'en Mach number of the EUV wave to be characterised. The combination of radio images and dynamic spectra provide evidence of beams of shock-accelerated electrons localised to a dimming region at the time the EUV wave passes through it. The speeds and energies of these electrons were estimated from the drift rates of their herringbones. The EUV wave initially propagated West, channelled by loop systems, before changing direction northward. From the EUV intensity jump at the wavefront, the Alfv\'en Mach number was estimated to be approximately 1.005 at the time that the herringbones were produced. The herringbone drift rates revealed accelerated electron energies of 75-122 keV, using Newkirk density models with scaling factors of 1.3-2.6. These observations suggest that the weak lateral shock impacted quasi-perpendicular open field in a dimming region, enabling localised particle acceleration. This indicates that the geometry of the ambient magnetic field relative to the shock strongly governs where particles can be accelerated.
Une énergie de 122 keV signifie que l'électron se déplace à environ 60 % de la vitesse de la lumière. Si un tel électron pouvait courir le long d'un fil, il ferait le tour de la Terre en une seconde.
Dans le roman d'Arthur C. Clarke « Tempête solaire », un flux de particules accélérées provenant du Soleil met hors service les technologies sur Terre — exactement le scénario étudié grâce à de telles observations.