Phénomène météorologique spatial observé en laboratoire pour la première fois – Physics World

Des événements météorologiques spatiaux connus sous le nom d’émissions de chœur en mode siffleur ont été observés en laboratoire pour la première fois. Ces émissions se produisent naturellement dans des régions de l’espace dominées par des champs magnétiques planétaires – les magnétosphères – et elles sont liées aux aurores qui éclairent notre ciel du nord et du sud chaque hiver. Cependant, leurs origines exactes sont mal comprises et jusqu’à présent, leur étude impliquait soit des observations d’engins spatiaux, soit des simulations numériques. En recréant les conditions qui produisent ces émissions, les chercheurs de l'Institut national japonais des sciences de la fusion et de l'Université de Tokyo espèrent mieux les comprendre et comprendre comment elles affectent les satellites en orbite ainsi que les réseaux électriques et de communication au sol.

Les émissions de chœur en mode Whistler sont des ondes intenses et cohérentes qui produisent et transportent des électrons de haute énergie à travers les magnétosphères planétaires. Ils tirent leur nom du fait que leurs fréquences varient à plusieurs reprises d’une manière qui rappelle aux premiers chercheurs le « chœur de l’aube » du chant des oiseaux. Ces ondes de plasma ont été observées dans la magnétosphère de Jupiter et dans la région affectée par le champ magnétique terrestre, mais jamais auparavant dans des conditions contrôlées en laboratoire.

Recréer des plasmas de type magnétosphère

La première tâche des chefs d'équipe Haruhiko Saitoh ainsi que le Zensho Yoshida était de créer un champ magnétique imitant convenablement la magnétosphère. Le type de champ magnétique le plus fondamental qui se forme dans les magnétosphères planétaires est un champ dipolaire, et à l'installation Ring Trap 1 (RT-1) de l'Université de Tokyo, ce type de champ est couramment utilisé pour confiner de manière stable les plasmas pour des expériences de fusion avancées.

Dans leur travail, qu'ils décrivent dans Communications Nature, Saitoh et ses collègues ont généré ce champ à l'aide d'une bobine supraconductrice à lévitation magnétique de 110 kg située dans la cuve à vide du RT-1. En remplissant l’enceinte à vide d’hydrogène gazeux et en excitant le gaz avec des micro-ondes, ils ont créé un plasma d’hydrogène de haute qualité contenant des électrons chauffés à haute température. "Créer un environnement similaire à la magnétosphère en laboratoire était un défi", explique Saitoh. Monde de la physique, "mais RT-1 est capable d'y parvenir grâce à la bobine supraconductrice en lévitation dans une chambre à vide."

Les émissions de chœur pourraient être un phénomène universel

Les chercheurs ont utilisé des sondes magnétiques pour étudier la façon dont le plasma – y compris le composant électronique chaud – fluctue. Ils ont découvert que le plasma produisait spontanément des émissions de chœur d’ondes sifflantes chaque fois qu’il contenait une proportion significative d’électrons à haute température. Ces électrons sont responsables de la pression du plasma, et l’équipe a observé que l’augmentation de leur nombre entraîne la génération d’émissions de chœur.

Selon les chercheurs, ce résultat suggère que les émissions de chœur sont un phénomène universel dans les plasmas contenant des électrons à haute température dans un simple champ magnétique dipolaire. Les plasmas de ce type sont courants dans le géoespace, que l'équipe définit comme « l'espace autour de la Terre qui est particulièrement étroitement lié aux activités humaines ». À mesure que ces activités s'intensifient, notent-ils, l'étude des perturbations magnétosphériques capables de provoquer des aurores, ainsi que des pannes d'électricité et de communication, devient plus importante. "Les émissions de chœur sont importantes pour comprendre et potentiellement atténuer ces effets", disent-ils.

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• La source: https://physicsworld.com/a/space-weather-phenomenon-observed-in-the-lab-for-the-first-time/