Une nouvelle étude du Southwest Research Institute (SwRI) basée sur les données de la sonde New Horizons de la NASA a révélé des informations fascinantes sur les raisons pour lesquelles le vent solaire ralentit progressivement en se dirigeant vers la limite du système solaire et la frontière avec l’espace interstellaire.
New Horizons se trouve actuellement à environ 66 UA du Soleil. Une UA, distance de la Terre au Soleil, équivaut à environ 150 millions de kilomètres. Les chercheurs, dirigés par le Dr Heather Elliott du SwRI, ont étudié comment la vitesse du vent solaire, mesurée par l’instrument SWAP (Solar Wind Around Pluto) à bord de New Horizons, a évolué entre 21 et 58 UA par rapport aux mesures effectuées plus près du Soleil.
« Alors que le vent solaire s’éloigne du Soleil à des vitesses supersoniques, environ 1,6 million de kilomètres par heure, il finit par rencontrer des particules de gaz neutres interstellaires entrant dans l’héliosphère », a déclaré Elliott. « Ces atomes interstellaires neutres sont ionisés par un échange de charge avec les ions du vent solaire, ajoutant de la masse au vent solaire en captant du matériau interstellaire qui le ralentit. »
Auparavant, les mesures de New Horizons et Voyager 2 entre 30 et 43 UA indiquaient que le vent solaire était de 5 à 10 % plus lent qu’à 1 UA près de la Terre. Désormais, les chercheurs de New Horizons ont constaté qu’à 58 UA, le vent solaire est de 13 à 15 % plus lent que le vent à 1 UA. Ce ralentissement progressif s’aligne avec les modèles antérieurs de la manière dont le matériau interstellaire pénètre dans l’héliosphère et affecte le vent solaire. Il démontre également comment l’influence du Soleil diminue sur de longues distances.
Cette diminution progressive de vitesse est bien faible comparée à la chute brutale attendue lorsque New Horizons atteindra le choc terminal (TS) de l’héliosphère, où les particules solaires voient leur vitesse chuter rapidement en dessous de la vitesse du son du plasma local (vent solaire et ions de capture interstellaire combinés). Le choc terminal est une indication nette que le matériau interstellaire entrant affecte fortement les propriétés du vent solaire à proximité de la limite externe de l’héliosphère. Voyager 2 a mesuré une chute brutale de 46 % de la vitesse au choc terminal à une distance de 84 UA.
« Finalement, le vent solaire atteint les limites extérieures de l’héliosphère — la sphère d’influence où le vent solaire affecte l’environnement spatial — où il interagit avec le matériau interstellaire entrant. La forme et les propriétés de ces frontières héliosphériques contrôlent la quantité de rayons cosmiques galactiques (RCG) pouvant pénétrer dans notre système solaire et atteindre la Terre », a déclaré Elliott. « Par conséquent, les données de New Horizons combinées aux observations d’autres missions, telles que IBEX, IMAP et Voyager, amélioreront notre compréhension de la limite du système solaire. »
Ceci est important pour les astronautes travaillant en dehors de l’atmosphère protectrice de la Terre sur la Lune, et à terme lors du voyage de l’humanité vers Mars, car les RCG constituent l’un des risques les plus graves pour les voyages spatiaux de longue durée. Ils peuvent augmenter le risque de cancer chez les voyageurs et avoir un impact négatif sur la technologie.
« Ces nouvelles données pourraient être très bénéfiques pour prédire les limites extérieures de l’héliosphère et du système solaire, et finalement le niveau d’exposition aux radiations des RCG des astronautes, satellites et engins spatiaux aux rayonnements cosmiques nocifs, en particulier alors que nous envisageons une exploration plus ambitieuse de l’espace lointain », a déclaré Elliott.
Ces résultats fournissent également des informations sur les astrosphères, les bulles protectrices semblables à l’héliosphère générées par d’autres étoiles de la galaxie. Les astrosphères partagent de nombreuses similitudes avec l’héliosphère du Soleil et pourraient nous aider à comprendre comment d’autres étoiles interagissent avec le matériau interstellaire entourant leurs systèmes.
« Étudier l’héliosphère, c’est comme résoudre un puzzle cosmique », a déclaré Elliott. « Non seulement nous en apprenons davantage sur la manière dont l’influence du Soleil se termine, mais nous acquérons également une meilleure compréhension de la frontière entre notre système solaire et l’espace interstellaire — une étape cruciale vers la planification de futurs voyages interstellaires. »
« New Horizons de la NASA reste le seul vaisseau spatial dans l’héliosphère externe du Soleil et apporte de nouvelles perspectives importantes pour s’appuyer sur ce que les vénérables sondes Voyager ont découvert », a déclaré le Dr Alan Stern, vice-président associé du SwRI et chercheur principal de la mission New Horizons. « Nos études de l’héliosphère, comme celle-ci, sont pratiquement continues et fournissent de nouveaux ensembles de données cruciaux pour mieux comprendre l’héliosphère externe du Soleil et sa région terminale bien au-delà de l’orbite de Pluton. »
Le laboratoire de physique appliquée Johns Hopkins à Laurel, dans le Maryland, a conçu, construit et exploite la sonde New Horizons et dirige la mission pour le Science Mission Directorate de la NASA. Le Marshall Space Flight Center (MSFC) Planetary Management Office à Huntsville, en Alabama, assure la supervision de New Horizons pour la NASA. Le Southwest Research Institute, basé à San Antonio, dirige la mission via le chercheur principal Dr Alan Stern, qui dirige l’équipe scientifique, les opérations de la charge utile et la planification scientifique. New Horizons fait partie du programme New Frontiers géré par le MSFC de la NASA.
SwRI a construit, calibré et exploite l’instrument de vent solaire de New Horizons, Solar Wind Around Pluto (SWAP). Cette recherche fait partie du centre SHIELD (Solar wind with Hydrogen Ion charge Exchange and Large-Scale Dynamics Heliophysics Drive Center) de la NASA, dirigé par l’Université de Boston, qui modélise les limites extérieures de l’héliosphère pour comprendre comment les rayons cosmiques galactiques pénètrent dans notre héliosphère.
Article : The Gradual Slowing of the Solar Wind in the Outer Heliosphere – Journal : The Astrophysical Journal – Méthode : Observational study – DOI : Lien vers l’étude
Source : SWRI
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