11) Expérience marquante de Daw, Golub Deluca 1991

I-11) Expérience marquante de Daw, Golub Deluca 1991

Cette expérience historique réalisée en 1991 a consisté à utiliser le Télescope à rayons X en Incidence Normale, NIXT, pour effectuer l’acquisition d’une image dans les rayons X à 63.5 Å simultanément superposée et alignée avec une image effectuée dans le visible à 6800 Å, comme le montre l’image figure I-11-1.

Figure I-11-1: image de la couronne solaire réalisée le 22 Février 1991 à 19h50 TU avec

NIXT dans les rayons X à 63.5 Å, avec la superposition du disque en lumière continue visible à 6800 Å. Les alignements ont été parfaitement ajustés, et révélant pour la première fois des images de la couronne dans les rayons X avec le bord intérieur à 6800 Å. Les coordonnées héliocentriques en degrés sont indiquées sur le limbe. D’après A. Daw, E.E. Deluca and L. Golub 1995.

Les images en rayonnement X de la couronne avec NIXT ont rendu possible l’obtention de profils d’intensité en fonction de la distance radiale. L’origine a été prise sur le limbe. Deux types de régions de l’atmosphère solaire ont été analysés: régions calmes, et trous coronaux. Les graphiques présentés en figure I-11-3 ont été obtenus en utilisant un modèle à symétrie sphérique décrit en figure I-11-2 pour décrire les couches d’atmosphère solaire analysées.

Figure: I-11-2: modèle à symétrie sphérique permettant de calculer les intensités des rayons X

observés par NIXT. L’émission de rayons X est intégrée le long de la ligne de visée. L’émission est définie comme étant le produit de l’émissivité par le carré de la densité électronique. Pour les lignes de visée traversant la chromosphère, comme représentée sur la figure ci-dessus, l’émission intégrée depuis l’arrière du limbe est atténuée par l’absorption chromosphérique avant d’arriver à l’observateur. La distance h₀dans la partie supérieure de la figure, la ligne de visée l au dessus du limbe visible et l’altitude h sont indiquées. D’après Daw, Deluca et Golub 1995.

Un modèle d’atmosphère à symétrie sphérique est considéré, pour lequel la densité et la température ne sont seulement fonction que de l’altitude.

Les profils d’intensités radiales, figure I-11-3, sont les résultats observés par NIXT dans plusieurs régions autour du disque solaire, en tenant compte de la résolution spatiale de 625 km pour les rayons X. Ces profils présentent un embrillancement du limbe aux altitudes comprises entre 4000 et 7000 km avec un maximum vers 5000 km.

Figure I-11-3: extrait de régions situées autour du disque solaire, observées par NIXT en

rayons X entre 0 et 20000 km au dessus du limbe solaire visible. La localisation de chacune des régions sur le Soleil est indiquée sur la partie supérieure à droite de chaque tracé, par son angle en coordonnées héliocentriques. Sont représentées aussi sous les accolades: 1) le logarithme de la densité de l’hydrogène neutre en cm⁻³entre 960 et 2500 km. 2) l’échelle de hauteur de la densité de l’hydrogène neutre,

3) le facteur de remplissage (ff) en pourcents de boucle coronale, 4) la pression des boucles coronales en dynes/cm2

pour plusieurs altitudes situées entre 960 et 2500km

5) l’altitude de la base des boucles coronales en kilomètres. D’après A. Daw, E.E. Deluca

and L. Golub 1995.

D’après ces profils (figure I-11-3), une absorption aux altitudes situées autour de 2000 km au dessus du limbe, suivie d’un embrillancement plus haut vers 5000 km et au delà sont observés à partir de ces profils radiaux à 63 Å. Ces quantités de rayonnement X absorbés entre 1000 et 3000 km au dessus du limbe peuvent s’expliquer par la présence de plasma « froid » composé d’hélium He II 228Å, de spicules, et macrospicules qui sont des structures (associées à du plasma inhomogène) dynamiques, associées au champ magnétique. Les températures de ces structures sont situées autour de 10000 K. Leur extension est comprise entre 1000 et 5000 km environ, et ce plasma plus froid qui absorbe ce rayonnement X à 63Å produit par la couronne chaude à plusieurs M K.

L’embrillancement si tué au dessus de l’absorption, entre 5000 et 6500 km peut être produit par du plasma coronal qui émet du rayonnement EUV et X émis par des ions ayant perdu plus de la moitié de leurs électrons, situés à des altitudes plus élevées au dessus de la région de transition chromosphère-couronne.

Des profils d’intensités comparables ont été également relevés dans le sens radial au chapitre V, figures V-5-9 et V-5-10, en vue de comparer les extensions des embrillancements à partir d’images de la mission spatiale SDO/AIA dans le Fe XII à 193Å, le Si XII à 131Å, le Fe IX/ fe X à 171Å et He II 304Å. Ces observatoires spatiaux ont permis d’atteindre une meilleure résolution spatiale et dynamique pour les analyses photométriques que les premiers vols fusée historiques, et Skylab. Dans le chapitre II suivant, les techniques d’observations modernes des spectres éclairs dans le domaine visible sont décrites, où les raies d’émission étudiées sont optiquement minces, et formées aux altitudes de 0 à 2000 km, et correspondent aussi aux observations des absorptions dans les profils (figure I-11-3) des images NIXT dans les rayons X.

Les conclusions scientifiques tirées de ces expériences de Daw et al sont les suivantes : - Les interprétations des observations permettent de déduire que pour les boucles

coronales, l’émission se produit au-delà des pieds des boucles coronales. Les pieds des boucles, lorsqu’ils sont observés sur le limbe, sont absorbés par le matériel

chromosphérique sur la ligne de visée. Il est supposé une atmosphère dans laquelle les pieds des boucles coronales sont intercéptées le long de la ligne de visée par du matériel chromosphérique plus froid, et qui s’étend à des hauteurs au-delà des pieds des boucles.

- Le coefficient d’absorption des rayons X de NIXT par le matériel chromosphérique est proportionnel à la densité de l’hydrogène neutre H I entre 3000 et 10000 km. Pour h = 3000 km au dessus du limbe, la masse de H I atténue de 25 % les rayons X provenant loin du limbe. La masse chromosphérique au-delà de 3000 km n’est pas complétement confinée dans les spicules. L’absorption se produit pas seulement au dessus du limbe de la région de transition, mais au-delà jusqu’à la basse couronne.

- Le modèle « FAL » à 1 dimension hydrostatique n’explique pas l’absorption X de NIXT.

Chapitre II) L’approche observationnelle moderne du limbe