Zoom sur le Soleil avec Solar Orbiter

Les dernières images de Solar Orbiter montrent le Soleil avec un niveau de détail sans précédent. Celles-ci ont été prises le 7 mars, à une distance d'environ 75 millions de kilomètres, à mi-chemin entre la Terre et le Soleil. L'une de ces images, prise par l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI), est l'image en plus haute résolution jamais prise du disque solaire et de son atmosphère, la couronne. Une autre image, issue du spectromètre Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE), représente la première image du disque solaire complet prise depuis 50 ans dans la raie Lyman β de l’hydrogène, et de loin la meilleure.

EUI prend des images du Soleil dans les ultraviolets dits « extrêmes » du spectre électromagnétique. L’IAS, co-responsable scientifique de l’instrument, a fourni les miroirs et d’autres sous-systèmes de ses télescopes. Ceux-ci révèlent la haute atmosphère du Soleil, appelée la couronne, qui a une température d'environ un million de degrés Celsius. Le télescope à haute résolution d'EUI prend des images à une résolution spatiale si élevée qu'à cette distance proche de notre astre une mosaïque de 25 images individuelles est nécessaire pour couvrir tout le Soleil. Prises l'une après l'autre, celles-ci ont été capturées sur une période de plus de quatre heures. Au total, l'image finale contient plus de 83 millions de pixels dans une grille de 9148 × 9112 pixels. À titre de comparaison, cette image a donc une résolution dix fois supérieure à ce que peut afficher un écran de télévision 4K. « Les images individuelles, obtenues le 7 mars à une distance de 0.5 unité astronomique, sont déjà  parmi les plus résolues jamais obtenues de la couronne solaire. La sonde passe ces jours-ci à 0,32 unités astronomiques, et les images obtenues montrent des structures encore plus fines! Les miroirs de l'instrument ont été réalisés conjointement par l'Institut d'Astrophysique Spatiale et l'Institut d'Optique. Leur surface ne s'écarte jamais de plus de 5 nm de la forme idéale, ce qui permet d'obtenir ces images fantastiques. » précise Frédéric Auchère, co-PI de l’instrument EUI.

Le Soleil en haute resolution (version zoomable; visite guidée en vidéo).
Aux positions 2 heures (près de l'image de la Terre pour l'échelle) et 8 heures sur les bords du Soleil, on peut voir des filaments sombres se dessiner sur la surface. Ces «protubérances» sont susceptibles d’entrer en éruption, projetant d'énormes quantités de plasma coronal dans l'espace et créant des «tempêtes solaires».
Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/EUI team; Data processing: Emil Kraaikamp (ROB).

SPICE est conçu pour tracer la dynamique du plasma dans les couches de l'atmosphère du Soleil, et ce depuis la couronne jusqu'à une couche connue sous le nom de chromosphère, plus proche de la surface. Pour ce faire, l'instrument capture les différentes longueurs d'onde de la lumière en extrême ultraviolet provenant de différents atomes. L’IAS, qui a fourni l'assemblage du réseau de diffraction du système optique SPICE, dirige également les opérations scientifiques de l'instrument.

Dans la séquence d'images SPICE, le violet correspond à l'hydrogène à une température de 10 000°C, le bleu au carbone à 32 000°C, le vert à l'oxygène à 320 000°C, le jaune au néon à 630 000°C. L'image est composée de 750 images prises lors de 25 pointages, assemblées par Gabriel Pelouze (IAS), qui dit : « C’est un travail minutieux de recoller ces petites images. Grâce à cela, on obtient des cartes d’éléments chimiques spécifiques, à une température donnée. C’est le gros atout de la spectroscopie : on accède à beaucoup plus d’informations qu’en faisant de simples images ».
 

Cela permettra aux physiciens solaires de suivre les puissantes éruptions qui se produisent dans la couronne à travers les différentes couches de l’atmosphère solaire. Cela leur permettra également d'étudier l'un des phénomènes les plus déroutants du Soleil : comment la température augmente au fur et à mesure de la traversée des couches atmosphériques depuis sa surface vers la couronne, un phénomène mystérieux qui est un des objectifs scientifiques clés de la mission Solar Orbiter.

Prendre la température du Soleil (animation)
SPICE prend des «images spectrales» simultanées à plusieurs longueurs d'onde différentes (en extrême ultraviolet), en balayant la fente de son spectromètre à travers une région du Soleil. Les différentes longueurs d'onde enregistrées correspondent à différentes couches atmosphériques. Le violet correspond à l'hydrogène gazeux à une température de 10 000°C, le bleu au carbone à 32 000°C, le vert à l'oxygène à 320 000°C, le jaune au néon à 630 000°C.
Credit: ESA & NASA/Solar Orbiter/SPICE team; Traitement des données: Gabriel Pelouze (IAS).

Le 26 mars, Solar Orbiter franchira une autre étape importante de sa mission : son premier périhélie proche du Soleil. La sonde sera alors à l'intérieur de l'orbite de Mercure, prenant des images du Soleil à la plus haute résolution possible.

Et ce n'est que le début : au cours des prochaines années, la mission reviendra à plusieurs reprises toujours plus près du Soleil. Elle augmentera également progressivement son orientation pour voir les régions polaires du Soleil jusque-là non observées.

Contacts à l’IAS: Frédéric Auchère, Gabriel Pelouze

Liens:

• Communiqué de presse ESA.
• Vidéo (Institut d'Optique): comment les miroirs d'EUI ont été fabriqués