Depuis janvier 2021, le télescope-spectromètre en rayons X STIX (Spectrometer Telescope for Imaging X-rays) est opérationnel en orbite et transmet quotidiennement des données au sol. Les 384 pixels de ses 32 détecteurs (Caliste-SO) conçus, réalisés et qualifiés au CEA, enregistrent, un à un, les photons X d'énergie comprise entre 4 keV et 150 keV.
Près de 4.000 éruptions ont été observées tandis que l'activité solaire augmentait progressivement – le 25e cycle solaire depuis 1755 ayant débuté en décembre 2019. Les données observationnelles de STIX et les logiciels de spectro-imagerie pour les traiter sont désormais accessibles à la communauté scientifique.
En octobre 2021, STIX a capté l'image en rayons X d'une éruption solaire de forte intensité (dont la fréquence est en moyenne de l'ordre d'une dizaine par an). Celle-ci est cohérente avec l'image en ultra-violet, fournie par l'instrument AIA (Atmospheric Imaging Assembly) du satellite SDO (Solar Dynamic Observatory). Elle révèle que les rayons X de plus haute énergie (durs) proviennent du même endroit que les émissions dans l'ultra-violet (« rubans » de l'éruption) tandis que les rayons X de plus basse énergie (thermiques) sont émis par la boucle de l'éruption, reliant les rubans.
Les astrophysiciens ont reconstitué la séquence de l'éruption.
- Un flux magnétique apparaît en surface : il piège du plasma (gaz ionisé et électrons) dans une « arche » et l'échauffe. Le plasma commence alors à émettre des rayons X thermiques.
- L'énergie libérée par l'éruption de l'arche magnétique accélère les électrons du plasma dans la couronne solaire (au-dessus d'un millier de km de la surface) et au-delà, et certains d'entre eux reviennent frapper la surface solaire en émettant des rayons X durs, car ils sont alors freinés par l'atmosphère plus dense.
- Les boucles éruptives commencent à refroidir dès que l'éruption s'arrête et l'émission thermique de rayons X diminue en conséquence.
En parallèle, d'autres chercheurs de l'Irfu travaillent à l'interprétation des observations solaires en développant des simulations numériques haute performance, et en particulier un outil de post-traitement couplant les sorties de simulation numérique à des bases de données spectrales. Celui-ci permet de produire des images simulées en rayonnement ultra-violet, en lumière blanche et en rayons X mous (thermiques).
La comparaison entre observations et simulations montre que les éruptions solaires tirent leur énergie des structures magnétiques, souvent torsadées, qui émergent à la surface de notre étoile. Grâce à leurs modèles et la visualisation de leurs résultats dans des bandes spectrales observables, les scientifiques peuvent révéler les structures magnétiques et thermodynamiques sous-jacentes aux éruptions du Soleil.
Ils ont mis en place un bulletin météo hebdomadaire de l'activité solaire qui peut être distribué aux personnes intéressées, sur demande (antoine.strugarek@cea.fr).
Principaux jalons de STIX
- Mars 2022 : images STIX lors du 4e périhélie (passage près du Soleil)
- Octobre 2021 : observations STIX de la première très grande éruption solaire (classe X) du 28 octobre
- Janvier 2021 : STIX opérationnel
- Avril 2020 : allumage de STIX
- Février 2020 : lancement de Solar Orbiter à Cap Canaveral