Les chercheurs de Caltech ont construit un modèle de boucle plasma en laboratoire,
Pour effectuer l'analyse, les physiciens ont construit un videchambre avec doubles électrodes à l’intérieur. Ils ont chargé un condensateur puis ont fait passer l’énergie à travers des électrodes pour créer une boucle miniature de couronne solaire. L'ensemble du processus a été enregistré sur un appareil photo prenant 10 millions de photos par seconde. Chaque cycle durait environ 10 μs et aboutissait à la formation d'une boucle de 20 cm de long et d'environ 1 cm de diamètre. Bien qu'elle soit beaucoup plus petite que celle solaire, la structure est identique à la vraie.
Similitudes entre les éruptions solaires réelles (en haut) et en laboratoire (en bas). Image : Laboratoire Bellan, Caltech
L'étude a montré que les boucles de la couronne solairene sont pas une structure unique, mais plutôt des fils tissés de manière fractale, semblables à une grosse corde. "Si vous coupez un morceau de corde, vous verrez qu'il est constitué de tissages de fils individuels. Séparez ces brins individuels et vous verrez qu'il s'agit de tresses de brins encore plus fins, et ainsi de suite. Les boucles plasma fonctionnent exactement de la même manière », explique Yang Zhang, co-auteur de l'étude.
Les scientifiques ont découvert qu'une telle structure est importante pourgénération de particules de haute énergie et de rayons X lors d'une éruption solaire. Le plasma est un conducteur électrique puissant. Mais lorsque trop de courant tente de traverser la boucle de la couronne solaire, la structure subit un changement. Un coude se forme dans la boucle - instabilité sous la forme d'un tire-bouchon, en conséquence, des fils individuels commencent à se casser. Dans ce cas, chaque thread soulage la charge sur les autres.
Simulation en laboratoire d'une éruption solaire. Image : Laboratoire Bellan, Caltech
Étudier le processus microseconde par microseconde,les scientifiques ont remarqué le pic de tension négative associé à la rafale de rayons X juste au moment où le filament s'est cassé. Ce changement de tension est similaire à la chute de pression qui se produit lors du rétrécissement d'une conduite d'eau. Le champ électrique de cette pointe de tension accélère les particules chargées à des énergies extrêmes, puis, à mesure qu'elles ralentissent, des rayons X sont émis.
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En couverture : une simulation d'une boucle de plasma à la surface du Soleil. Image : Laboratoire Bellan, Caltech