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Mise à jour le 25 Janvier 2010
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SYMPOSIUM SUR LA CONTRIBUTION DE
LA RECHERCHE SPATIALE À L'ASTRONOMIE
Organisé par le COSPAR (Committee on Space Research)
Conférence du Dr Saku TSUNETA
National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).
National Institute of Natural Sciences (NINS).
 
Physique du Soleil, Résultats de Hinode.
Le 15 Janvier 2010 à l’UNESCO.
 
Remarque : Cette conférence fait partie d’un ensemble de conférences données à l’occasion de ce séminaire, dont on peut consulter le compte rendu sur ce site.
Photos : JPM. pour l'ambiance. Voir les crédits des autres photos éventuelles.
NOTA : ceux qui seraient intéressés par certaines photos en plus haute définition que celles qui suivent n'ont qu'à me contacter, je les envoie par e-mail.
 
 
Le Professeur Saku Tsuneta est le Directeur du Hinode Science Center au NAOJ et professeur à cet institut. C'est aussi le responsable principal de l'instrument SOT à bord de cette superbe sonde solaire Hinode.
 
 
Nous avons eu beaucoup de chance, Mr Tsuneta nous a donné des informations exceptionnelles et exclusives sur les derniers résultats de la sonde Hinode.
 
C'est un spécialiste du Soleil depuis plus de trente ans comme il le précise lui-même, il a déjà développé plusieurs instruments pour 3 missions spatiales, dont la dernière baptisée à l'origine solar-B mais qui est devenu Hinode (lever de Soleil en Japonais).
 
 
 
 
 
 
 
HISTORIQUE DE LA MISSION HINODE.
 
Décidément ils sont forts ces Japonais, encore une petite mission dont (presque) personne n'a parlé qui réussit : la sonde solaire Solar B rebaptisée Hinode (lever de Soleil en Japonais) nous envoie des images sublimes de notre étoile.
 
Mais revenons au début de l'aventure.
Cette sonde a été lancée le 23 Septembre 2006 de la base maintenant célèbre de Uchinoura dans l'Île de Kyushu à bord 'une fusée de la série M-V de la JAXA (la NASA Japonaise).
Après deux semaines d'ajustement d'orbite, cette sonde de 900kg est maintenant en orbite héliosynchrone (la période de révolution coïncide avec la période de rotation du Soleil, elle passe toujours à la même heure solaire au dessus d'un lieu).
 
 
Même si cette sonde est principalement Japonaise, elle fait appel aussi à des collaborations internationales : ESA, UK, Norvège, NASA…
 
Elle a été immédiatement opérationnelle et ses données diffusées à toute la communauté scientifique; si bien qu'en moyenne tous les 3,5 jours elles donnent lieu à une publication scientifique.
 
 
 
Hinode emporte trois instruments principaux :
 
·        le SOT (Solar Optical Telescope)
·        le XRT (X Ray telescope)
·        et l'EIS (Extreme UV Imaging Spectrometer)
 
Le SOT est le télescope spatial avec la plus grande ouverture et le plus moderne jamais lancé. Il a la plus grande résolution spatiale aussi.
Ouverture principale du miroir primaire de 50cm et une résolution de 0,2 seconde d'arc. (comprend OTA et FPP du schéma).
Il pourrait détecter des objets de 50cm si il observait la Terre.
Il étudie la dynamique de la photosphère et de la chromosphère.
Le SOT a été conçu en collaboration avec Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory (lmsal).
 
Le XRT étudie les éruptions et les éjections de masse coronale(CME); c'est le successeur du télescope à bord de Yohkoh une mission précédente lancée en 1991.  Les images X devraient nous montrer avec précision les évolutions de ces immenses quantités de matière et d'énergie qui partent dans l'espace. Une des caractéristiques principales du XRT est sa grande étendue d'observation de températures. 
Il y a une optique X et visible, le détecteur est un CCD de 4M de pixels.
 
L'EIS utilise un réseau de diffraction (diffraction grating en anglais) de 4200 lignes par mm décalé de l'axe optique, et le détecteur CCD est beaucoup plus sensible (10 fois plus) que celui de SOHO. Sensibilité dans les régions 170-210Å et 250-290Å correspondant aux zones principales d'émission de la couronne solaire.
 
 
Ces instruments sont surtout chargés d'étudier les phénomènes électromagnétiques entre la photosphère et la couronne. On espère ainsi comprendre mieux l'activité de notre étoile.
Cette activité magnétique joue un rôle fondamental dans la météo spatiale.
 
Il faut aussi savoir que dans le passé lointain, le Soleil était beaucoup plus actif que maintenant, par exemple les CME (éjections de masse coronale) étaient plusieurs centaines de fois plus fortes.
 
Le Soleil est en fait notre laboratoire pour étudier les phénomènes liés aux étoiles.
 
 
 
COMMENT LE SOLEIL PRODUIT-IL SON CHAMP MAGNÉTIQUE?
 
 
Le rôle du champ magnétique dans l'espace : il est créé par un mécanisme complexe qui dépend principalement de 2 phénomènes :
·        la rotation du Soleil sur lui-même (effet dynamo)
·        la convection de matière située sous sa surface.
 
 
 
L'analogie la plus pertinente (et la plus surprenante!) est de comparer le champ magnétique du Soleil à un élastique.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Il semble que l'Univers produise des champs magnétiques très (trop?) importants.
(G abréviation de Gauss, sous multiple en SI de l'unité du champ magnétique, qu'est le Tesla; 1 T = 10.000G, la Terre a un champ de 0,5G; un petit aimant : 100G.)
 
Au début de l'Univers il était de l'ordre de 10-15G; les galaxies et amas possèdent un champ de l'ordre de 10-6G, alors que les étoiles récentes peuvent aller jusqu'à 103G.
Magnetars et pulsars possèdent un champ énorme : de 1012G à 1015G.
 
 
 
La dynamo à l'intérieur du Soleil, amplifie le champ magnétique; ce qui joue sur la couronne solaire même en période de calme solaire.
Il faut remarquer que la zone de transition est très très faible
Structure du Soleil avec la définition des différentes couches. (dessin : CNES).
 
 
 
LES GRANDES DÉCOUVERTES DE HINODE.
 
 
 
Le champ magnétique est partout
 
Aussi bien vertical qu'horizontal, ce dernier point est une des grandes découvertes de Hinode.
 
En jaune les régions de champ horizontal, elles ont un temps de vie très court : quelques minutes.
C'est l'explication du phénomène de ces champs horizontaux.
 
 
Présentation de film sur le sujet assez époustouflant que je n'ai malheureusement pas retrouvé sur Internet.
 
 
Les régions polaires du Soleil.
 
 
 
C'est la source d'un vent solaire (solar wind) très important et c'est aussi le siège d'une activité coronale très grande, ce qui était une surprise pour les scientifiques.
 
Mr Tsuneta nous montre des images exceptionnelles de cette zone, comme ces spicules polaires, ces jets de matière en forme de filaments.
 
Ainsi qu'une vue exceptionnelle du dessus du Soleil où l'on voit des zones de champ magnétique intense, comme dans ce film pris par la XRT, la température du plasma est de 2 millions de degrés!
 
 
 
 
LE CYCLE SOLAIRE D'APRÈS LES JAPONAIS.
 
 
Tout le monde connaît les difficultés qu'a notre Soleil pour récupérer son cycle solaire de 11 ans, il est très en retard, nous l'avons signalé de nombreuses fois sur ce site.
 
Nos amis Japonais pensent que la période effective actuelle devrait être de 12,5 ans au lieu de 11 ans, solar max ne devrait apparaître que vers 2013/2014; on verra bien….
 
Les prévisions de la NOAA ont été réajustées plusieurs fois pour tenir compte de la situation actuelle.
 
 
 
 
Maintenant, il est toujours possible que nous entrions dans un minimum solaire et à cet effet notre orateur nous présente cette vue (image de droite) où il y a effectivement une coïncidence troublante entre les périodes à minima solaire et les périodes style mini âge glaciaire. Plutôt que d'être près d'un minimum tragique de Maunder, nous serions prêt d'un minimum de Dalton apparu vers le début du 19ème siècle.
 
Les faits qui semblent indiquer que nous allions vers un tel minimum :
·        cycle de 12,5 ans que l'on envisage pour le moment
·        le nombre de jours cumulés où il n'y a aucune tache solaire est comparable à ce qui existait il y a 100 ans
·        la luminosité solaire totale est plus faible comparé aux deux derniers minimums
·        le flux magnétique est moitié des périodes précédentes
·        le flux de rayons cosmiques est par contre beaucoup plus fort
·        le vent solaire semble distribué de façon différente.
 
 
CONCLUSIONS.
 
Le Soleil joue un rôle essentiel en ce qui concerne le climat de la Terre; notre vie et notre civilisation:
·        La météo spatiale : effet à court terme des activités solaires sur la vie humaine et sur l'espace
·        Le climat spatial : effets à plus long terme du cycle solaire
·        L'étude du jeune Soleil : peut être liée à l'origine de la vie sur Terre.
 
Seules l'étude à moyen et long termes de notre étoile nous permettra d'avancer dans ces domaines; la sonde Hinode jouera pleinement son rôle et continuera à révolutionner l'astronomie solaire.
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
 
FILMS DE LA MISSION HINODE.
 
Certains peuvent être vus soit sur le site japonaise soit sur le site américain.
Un autre site très complet avec beaucoup de vidéos de la mission, celui de SOT Picture of the day.
 
 
Vue avec le télescope SOT :
Une tache solaire (sunspot) explose en une éruption (solar flare) majeure. Image prise en Décembre 2006 sous trois longueurs d'onde différentes.
 
La dynamique des taches solaires :
Les taches contiennent un fort champ magnétique généré par le flux de plasma situé sous la surface .
 
La chromosphère en mouvement :
La chromosphère est une très fine couche de l'atmosphère solaire prise en sandwich entre la surface visible (photosphère) et la couronne (corona). Elle est la source de radiations UV, Hinode a montré que cette couche était très active contrairement à ce que l'on croyait avant.
 
Vue d'une éruption par le SOT et le XRT :
La grande image montre une éruption sur le limbe du Soleil, alors que la petite image dans le coin supérieur droit est la même scène vue en X; la combinaison des deux donne une idée de l'interconnexion entre ces deux émissions.
 
La couronne solaire :
Combinaisons des vues de Hinode en X, visible et UV; d'une éruption qui alimente la couronne solaire.
 
Détails très pointus d'une tache solaire :
Attention très long à télécharger (100MB).
Tache solaire 10969 observée le 28 Août 2007 par le SOT dans la bande G (4350 Angstrœm), vue très détaillée de l'ombre et de la pénombre. Taille de l'image 37.000km par 28.000km.
 
Jets de matière filmés par Hinode.
 
 
ARTICLES ET PRÉSENTATIONS.
 
Dynamics of the solar atmopshere revealed by Hinode, présentation superbe pdf de S Tsuneta.
 
Hinode “a new solar observatory in space", article pdf de S Tsuneta.
 
Hinode bulletin de l'AAPPS Juin 2009 par S Tsuneta.
 
Hinode site de la mission.
 
Hinode site de la mission à la NASA.
 
Hinode site de la mission à l'ESA.
 
Hinode Science Data Centre Europe
 
Tout sur le Soleil sur votre site favori.
 
The X-ray telescope for Solar-B (Hinode) présentation ppt.
 
D'où vient le champ magnétique des étoiles ? par le CEA.
 
SECOND HINODE SCIENCE MEETING - Talks and Posters
 
Magnetic Activity on the Sun Revealed by Hinode/SOT par Jongchul Chae and Soyoung Park de Seoul, document pdf très complet.
 
Solar Optical Telescope onboard Hinode for Diagnosing the Solar Magnetic Fields par l'équipe de Hinode.
 
"Flare Observations" by Arnold O. Benz  
 
Hinode/EIS Archived Images
 
Les dernières images de Hinode.
 
Il existe un numéro spécial de Science consacré aux résultats de Hinode, si les articles sont payants, on peut par contre télécharger les vidéos qui vont avec.
 
L'atmosphère du Soleil par nos amis de cosmovisions.
 
 
 
 
Bon ciel à tous!
 
 
Jean Pierre Martin  membre de la Commission de Cosmologie de la SAF.
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