Le projet de recherche Astrophysical Spectropolarimetry, dirigé par Renzo Ramelli de l’Institut de recherche solaire Aldo et Cele Daccò (IRSOL) affilié à l’USI, a été approuvé par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS). L’objectif du projet est d’étudier l’évolution et la structure du champ magnétique solaire, en se concentrant sur la formation des éruptions solaires, en utilisant des instruments modernes et des techniques d’observation innovantes.
Des chercheurs de la SUPSI, de la FHNW (Fachhochschule Nordwestschweiz) et du KIS (Leibnitz-Institut für Sonnenphysik) participent également au projet en tant que partenaires.
Renzo Ramelli, en quoi consiste le projet ?
Le projet de recherche sera mené par le groupe de recherche observationnelle IRSOL, en collaboration avec les deux autres groupes dédiés à la théorie et aux simulations numériques. Le champ magnétique solaire sera étudié au moyen d’observations spectro-polarimétriques de haute précision qui permettront de retracer en détail la structure du champ magnétique solaire, d’établir son évolution et de valider les modèles théoriques de l’atmosphère solaire qui sont développés dans les recherches actuelles.
Cela permet de mieux comprendre les manifestations de l’activité solaire, comme le cycle solaire de onze ans, les éruptions ou les éjections de masse coronale, dans lesquelles le magnétisme joue un rôle clé. Les phénomènes étudiés peuvent conduire à la formation de tempêtes solaires qui, si elles sont particulièrement intenses, peuvent avoir un impact majeur sur le fonctionnement de nos technologies, en interrompant les radiotélécommunications, en endommageant les équipements électroniques exposés et en créant des pannes dans les réseaux de distribution électrique.
Quels sont les objectifs de l’étude ?
L’objectif principal de la recherche est d’étudier, à l’aide d’instruments modernes et de techniques d’observation innovantes, l’évolution et la structure du champ magnétique solaire à des échelles correspondant à la limite des capacités de résolution spatiale des télescopes solaires modernes. Cela permettra d’aborder la question débattue de la dynamo solaire, dont l’existence et les caractéristiques ont un impact énorme sur la physique solaire et stellaire, comme le transport d’énergie et le bilan énergétique du Soleil.
Les résultats de l’étude permettront de mieux comprendre le magnétisme solaire et fourniront des connaissances utiles pour améliorer les capacités de prévision des tempêtes solaires.
Les connaissances acquises pourront également être réinvesties dans la recherche en astrophysique stellaire. L’instrumentation spectropolarimétrique qui sera perfectionnée pourra également trouver des applications dans d’autres domaines de recherche, comme l’étude approfondie des éruptions solaires, en profitant des récentes améliorations de l’instrumentation IRSOL et de l’efficacité accrue du polarimètre de haute précision ZIMPOL.
Quels outils seront utilisés ?
Les observations spectro-polarimétriques seront effectuées avec le polarimètre de haute précision ZIMPOL, qui peut atteindre une précision de 10-5 en unités de polarisation fractionnelle. Les observations seront effectuées avec le télescope Gregory Coudé (GCT) à l’IRSOL de Locarno et avec le plus grand télescope d’Europe, GREGOR, à Tenerife, où l’installation permanente du système ZIMPOL est prévue. Les mesures effectuées avec le GREGOR sont particulièrement importantes lorsque la haute résolution spatiale joue un rôle essentiel dans le traitement des questions scientifiques. Les observations bénéficieront également d’une nouvelle technique d’observation, basée sur une combinaison de modulation lente et rapide, qui vient d’être développée et mise en œuvre à l’IRSOL dans le cadre du projet SOLARNET H-2020. Cette technique réduit considérablement les effets systématiques dans les mesures de polarisation et permet une précision sans précédent dans la polarisation absolue, ce qui constitue un avantage majeur par rapport aux autres observatoires solaires. Cette technique a également été testée avec succès par notre groupe en collaboration avec le KIS au GREGOR, propulsant l’IRSOL vers un rôle de premier plan dans ce domaine de recherche.
Pour l’observation des éruptions solaires, le projet prévoit des observations conjointes avec le GCT, GREGOR et le spectromètre/télescope pour l’imagerie des rayons X (STIX) à bord du Solar Orbiter.
Le projet comprend également une amélioration du spectropolarimètre ZIMPOL en collaboration avec le Département des Technologies Innovantes (DTI) de SUPSI (Systems and Applied Electronics Institute).
Quelles pourraient être les implications de cette recherche au niveau national et international ?
Ce projet contribuera au développement de nouvelles techniques qui pourront être exploitées par la nouvelle génération de télescopes, comme le télescope solaire européen (EST), donnant ainsi à la Suisse la chance de jouer un rôle important sur la scène scientifique mondiale et favorisant les collaborations au sein de la communauté croissante de la physique solaire en Suisse.
Parmi les différents objectifs figurent l’amélioration des techniques de diagnostic du champ magnétique, qui pourraient accroître les capacités de prévision des événements météorologiques spatiaux ayant un impact sur la Terre, et l’élaboration d’une nouvelle version du Second Atlas du spectre solaire, qui inclut la variation centre-bord et deviendra une nouvelle référence dans le domaine.
Avec ce projet, nous entendons maintenir un rôle de leader mondial en spectropolarimétrie solaire. Les techniques d’observation que nous développons sont intéressantes pour la nouvelle génération de télescopes solaires tels que le télescope solaire européen (EST). IRSOL participe déjà avec son savoir-faire en polarimétrie aux activités préparatoires du projet EST (par exemple dans le cadre de H2020-SOLARNET avec le développement de la technique d’observation combinant modulation rapide et lente pour atteindre une précision polarimétrique absolue sans précédent). Grâce à IRSOL, les instituts et entreprises suisses ont accès à ces projets importants.
Le programme commun d’observation des éruptions avec le FHNW ouvrira de nouvelles synergies au sein de la communauté suisse des sciences solaires, en pleine expansion. Il permettra également d’accroître les résultats scientifiques de la mission Solar Orbiter en Suisse.
Nous sommes également convaincus que ce projet offre des possibilités éducatives intéressantes. Un doctorant ou un post-doctorant aura l’occasion de mener un projet de recherche fascinant et original. D’après l’expérience des années passées, les sujets attirent également des étudiants d’université pour réaliser de petits sous-projets bien définis. Des projets techniques intéressants peuvent également être confiés à des étudiants d’universités de sciences appliquées. De nombreux sujets stimulants liés aux projets se prêtent également à des activités de diffusion et seront inclus dans le projet de diffusion Agora "Le soleil", dont le financement par le FNS a été récemment approuvé. Ce projet de vulgarisation Agora comprendra une exposition à l’Ideatorio de l’USI.
