Un protubérance solaire en transparence express
Au-dessus du bord du disque solaire flotte un nuage de gaz chaud et ténu — une protubérance. Elle peut rester suspendue pendant des semaines, puis soudainement se détacher et s'envoler dans l'espace. Le 15 avril 2023, l'instrument SPICE à bord de la sonde Solar Orbiter a pour la première fois observé en détail un tel nuage en lumière ultraviolette.
Le spectromètre SPICE a décomposé la lumière de la protubérance en couleurs, comme un prisme décompose un faisceau blanc en arc-en-ciel. Dans ce spectre, on distingue des raies brillantes de l'hydrogène — Lyman-beta et Lyman-gamma. Leur luminosité et leur largeur permettent de comprendre ce qui se passe à l'intérieur du nuage : sa densité, sa température et sa transparence.
Il s'est avéré qu'avant de se détacher, la protubérance se met à « respirer » : la densité et la température dans ses différentes parties changent de manière irrégulière. Certaines zones deviennent plus brillantes, d'autres s'assombrissent. C'est un peu comme avant un orage, quand le vent tantôt se renforce, tantôt faiblit, mais à l'échelle de centaines de milliers de kilomètres.
En parallèle, le télescope au sol GONG filmait le même nuage dans la lumière rouge de l'hydrogène (raie H-alpha). En comparant deux images prises à quelques instants d'intervalle, les scientifiques ont calculé que la protubérance s'élevait à une vitesse d'environ 30 kilomètres par seconde. C'est comme parcourir la distance entre Paris et Lyon en une demi-minute.
Ces mesures sont importantes non seulement pour les astronomes. Lorsqu'une protubérance se détache, elle se transforme en éjection de masse coronale — un nuage de particules chargées qui se dirige vers la Terre et peut provoquer des tempêtes magnétiques. Plus tôt nous détectons les premiers signes de détachement, plus précises seront les prévisions de la météo spatiale.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.13990
The first dedicated observation of an off-limb prominence by the Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) instrument on board Solar Orbiter took place on April 15, 2023. Our aim is to provide an overview of the potentiality of the diagnostics using these data. We show that we can derive the changes in the physical parameters of the pre-eruptive and eruptive prominence using the Lyman lines. We investigate the integrated intensity and line widths of the Lyman $$\beta$$ and Lyman $$\gamma$$ lines, finding variations between the prominence, disk, and coronal regions. The results reflect dynamic changes in density, temperature, and optical thickness. We analyze the spatial and temporal evolution of the Lyman $$\beta$$ and Lyman $$\gamma$$ line profiles. Using a simple geometric model, we obtain the radial velocity of this prominence at the early phase of its eruption with GONG H$$\alpha$$ images. This offers a way of calculating the radial velocity of an eruptive filament from a pair of 2D images. The result helps us understand the potential Doppler effect in line profiles. Overall, the spectral profiles indicate that the eruption enhances spatial and temporal variations in line intensity, reflecting dynamic changes in plasma conditions within the prominence. These findings highlight the diagnostic potential of SPICE observations, and future Non-LTE radiative transfer modeling will help to further constrain prominence plasma parameters.
Les raies de Lyman portent le nom du physicien américain Theodore Lyman, qui les a découvertes en 1906. Elles apparaissent lorsque l'électron d'un atome d'hydrogène saute de la première orbite vers une orbite plus élevée, puis revient.
Dans le film « Signes » (2009), une puissante éruption solaire détruit la vie sur Terre. Les protubérances sont des précurseurs de telles éruptions, et leur étude aide à comprendre à quel point cette menace est réelle.