Lovejoy - unprecedented EUV images and science (EN-NL-FR)

The SWAP telescope onboard the Belgian-led satellite PROBA2 has obtained some of the best-ever photographs of a comet passing near the sun. Comet Lovejoy flew through the solar corona, just above the sun's surface, near midnight on December 16, 2011. This is only the second time ever that a comet has been observed in an extreme-ultraviolet (EUV) solar telescope.
  There have never before been so many instruments looking at the sun and the corona, taking so many images from so many perspectives, so this view of the comet is unprecedented. In addition to SWAP's images, images from the two STEREO spacecraft will help us make a fully three-dimensional picture that shows exactly what happens as the comet passes through the solar corona and back out into distant space.

Up to now, what exactly happens when a comet passes close to the sun was not know. In the past, coronagraphs, telescopes that show the fair solar corona by blocking the bright sun with an artificial eclipse, observed many comets in visible lights. But coronagraphs, are usually tuned to see faint plasma clouds, so detailed images of comets are hard to obtain with these instruments.
Now, thanks to these new EUV images, observe comets that are exceptionally close to the Sun. Since the dust and other material that makes up the tail of a comet does not usually radiate in the EUV, these images came as a little bit of a surprise. Especially since comets are small and dim compared to the bright sun and solar atmosphere. PROBA2 scientists therefore made a careful calculation of the comet's path around to sun to know when and where to look for the comet. Since the comet is so dim in the EUV, these scientists had to carefully process their images to make the comet stand out from the bright solar corona.

The comet's tail is caused by the solar wind, blowing away from the sun, so it always points away from the sun. In the EUV movie, PROBA2 scientists can see this tail wobbling, and they will have to find an explanation for these wobbles. They have speculated that this wobbling may be caused by localized gusts of the solar wind blowing the tail at different speeds as comet passes near the sun.
Comet Lovejoy is one of a family of comets called Kreutz sungrazer comets. They are all part of a cloud of debris - small comets - that originated from one large comet that broke apart in the past. These comets have an elliptical orbit around the sun. Part of this orbit is so close to the sun that the smallest comet fragments don't usually survive their closest pass to the sun. The data from PROBA2 show that Lovejoy did.  


 

Click on 1 of the three pictures to get the movie.
Arrows indicate a bright streak in the corona: this is the comet as it passes through the corona. Interactions between the tail of the comet and the magnetic field of the sun cause brief brightenings in the corona, and scientists suspect that the wiggling of the comet's tail may be magnetic in origin. Note that the sun fades to black briefly in the middle of the movie as PROBA2's orbit carries it behind the earth relative to the sun, creating a temporary, artificial eclipse. The comet emerged on the opposite side of the sun, on its way back to distant parts of the solar system, just after PROBA2 regained its view of the sun.

 


The Sun Watcher with Active Pixels and Image Processing (SWAP) observes the solar atmosphere, which is called the solar corona. This outer layer is almost invisible because it mainly radiates in ultraviolet (UV) and extreme ultraviolet (EUV). SWAP 'translates' the EUV radiation to a visible picture.

The Solar-Terrestrial Centre of Excellence leads the scientific operations and analysis of data from SWAP. The Centre Spatial de Liège led the technical development of instrument itself.

 


De SWAP telescoop aan boord van PROBA2 kon de komeet 'Lovejoy' fotograferen in het extreem ultraviolet licht op 16 december, 2011, net na middernacht. De komeet scheerde boven het zonneoppervlak. Dit is de eerste komeet die SWAP observeert tijdens de 2 jaar dienst. Bovendien is het slechts de tweede komeet ooit die door een EUV telescoop is waargenomen.
  We hebben beelden vanuit verschillende hoeken van de komeet. Dit dankzij een hele vloot satellieten met EUV telescopen aan boord. SWAP geeft een beeld dichtbij de Zon, terwijl STEREO ons zal helpen om een 3D beeld te reconstrueren. Dit is uniek.

Tot nu toe wist men niet wat er precies gebeurde wanneer een komeet de Zon zo dicht nadert. In het verleden hadden we alleen coronografische beelden van kometen in zichtbaar licht. Coronografen zijn echter ontworpen om vage structuren zoals plasmawolken in de zonneatmosfeer te kunnen waarnemen. Als een komeet in het beeld komt van een coronograaf, kan je geen details van de komeet waarnemen. Je krijgt een vaag, uitgesmeerd beeld van de komeet.
Dankzij EUV beelden, kunnen we toch kometen waarnemen die langsheen het zonneoppervlak, doorheen de zonneatmosfeer scheren. Dit is niet evident vermits het stof van de staart van nature niet helder straalt in het EUV in vergelijking met het plasma in de zonneatmosfeer. PROBA2 wetenschappers berekenden het theoretische pad van de komeet zodat ze wisten waar te kijken in de beelden. Anders zou je de komeet kunnen interpreteren als een stofje of ruis. Dee beelden worden ook nog wetenschappelijk opgesmukt.

De zonnewind blaast de staart van een komeet steeds weg van de Zon. In de EUV beelden zien de PROBA2 wetenschappers dat de komeetstaart 'wiebelt'. Ze zoeken nu een wetenschappelijke verklaring. Het wiebeleffect kan veroorzaakt zijn door 'windstoten' of door golven in de zonnewind.

Lovejoy is een Kreutz sungrazer komeet. De Kreutz sungrazers vormen een wolk van overschotjes van een grote komeet die eeuwen geleden uit elkaar spatte. De kometen volgen een elliptische baan rond de zon. Een stuk van de baan ligt zeer dicht bij de Zon. De kleinsten van de groep overleven een passage langsheen de Zon dan ook niet, Lovejoy wel.  


 

Klik op 1 van de 3 afbeeldingen voor een film.
Je ziet links van de pijl een streepje stof: dit is de komeet. In de staart van de komeet vinden magnetische processen plaats vanaf het moment dat de komeet het magnetisch veld van de zonneatmosfeer voelt. Het wiebeleffect kan een magnetische oorsprong hebben. Daarna wordt het beeld zwart: de aarde schuift in het gezichtveld van PROBA2. Dit is een eclips. De eclips is net op tijd gedaan om de komeet aan de rechterzijde van de Zon terug tevoorschijn te zien komen. De komeet verdwijnt vanaf het moment de staart niet meer in staat is voldoende EUV te weerkaatsen.

 


De Sun Watcher with Active Pixels and Image Processing (SWAP) maakt beelden van de atmosfeer van de Zon. Deze buitenste zonnelaag is haast onzichtbaar omdat ze voornamelijk in het UV en EUV straalt. SWAP vertaalt de EUV stralen naar een zichtbaar beeld. Het speciale aan SWAP is dat het een breedbeeld geeft van de Zon en de ruimte er rond.

Het STCE is verantwoordelijk voor het wetenschappelijk concept van SWAP. Het Centre Spatial de Liège zorgde voor de industriële kant van het instrument.

 


Le télescope SWAP à bord du satellite belge PROBA2 a réussi à photographier une comète passant à proximité du soleil. La comète 'Lovejoy' a survolé la surface solaire, traversant sa couronne juste après minuit, ce 16 décembre 2011. Il s'agit de la deuxième comète à être observée pas un télescope dans le domaine de l'extrême ultraviolet (EUV).
  Jamais auparavant il n'y avait eu autant d'instruments fixant leurs objectifs sur le soleil et sa couronne, acquérant de multiples images depuis de multiples perspectives. L'observation de cette comète est donc sans précédent. En marge de SWAP, les deux satellites STEREO ont également obtenus des images de la comète. Les observations de ces trois télescopes combinées devraient nous permettre de reconstituer une vision tridimensionnelle de l'évènement, montrant clairement ce qui se passe lorsque la comète traverse la couronne et émerge dans l'espace lointain.

Jusqu'ici, on ignorait ce qui se produit lorsqu'une comète frôle le soleil. Dans le passé, plusieurs comètes avaient déjà été observées, mais uniquement par des coronographes en lumière visible. Les coronographes sont des télescopes qui observent la couronne solaire en faisant disparaître l'astre lui-même, trop brillant, derrière un cache, produisant de ce fait une éclipse artificielle. Malheureusement, les coronographes sont habituellement réglés de façon à observer de subtils nuages de plasma, et la structure détaillée des comètes est difficile à observer avec de tels instruments.
Aujourd'hui, grâce à ces nouvelles images EUV, nous disposons d'observations de comètes qui sont exceptionnellement proches du soleil. Etant donné que les poussières et autres composants constituant la queue des comètes n'émet généralement pas dans l'EUV, l'obtention de ces images est une réelle surprise, d'autant que les comètes sont petites et de très faible intensité en comparaison du disque solaire et de son atmosphère. Les scientifiques de PROBA2 avaient donc calculé le trajet de la comète autour du soleil avec soin, afin de savoir où traquer les signes de sa présence dans les images de SWAP. Ils ont dû ensuite traiter ces images de façon à faire ressortir la comète de la trop brillante couronne solaire.

Entraînées par le vent solaire, les particules constituant la queue de la comète sont emportées loin du soleil. Cette queue pointe dès lors toujours dans la direction opposée à l'astre. Dans le film EUV, les scientifiques de PROBA2 peuvent voir cette queue vaciller, pour des raisons qui doivent maintenant être élucidées. On suppose que ces tremblements sont causés par des "rafales" du vent solaire se produisant lorsque la comète passe à proximité du soleil, dans des zones où le vent solaire souffle à des vitesses variables.

La comète Lovejoy appartient à la famille des comètes "Kreutz sungrazer". Ces petites comètes sont en fait des nuages de débris provenant d'une comète plus importante qui se serait décomposée dans le passé. Elles suivent une orbite elliptique autour du soleil, orbite qui frôle sa surface de si près que, généralement, des petits fragments de ces comètes s'y désintègrent. Ce processus est également visible sur les images acquises par PROBA2.  


 

Cliquez sur les images pour un movie.
Les flèches indiquent un trait brillant dans la couronne: il s'agit de de la comète passant au travers le la celle-ci. Les interactions entre la queue de la comète et le champ magnétique du soleil provoquent de brefs embrillancements de la couronne, et les scientifiques soupçonnent que les vacillements de la queue de la comète sont d'origine magnétique. A noter que le soleil s'assombrit brièvement vers le milieu du film, lorsque l'orbite de PROBA2 entraîne celui-ci derrière la Terre, provoquant de ce fait une éclipse artificielle. La comète émerge du côté opposé du soleil, reprenant son trajet vers des zones lointaines du système solaire, juste après que PROBA2 soit sortit de sa zone d'éclipse.

 


L'instrument "Sun Watcher with Active Pixels and Image Processing" (SWAP) observe la partie d'atmosphère solaire qu'on appelle la couronne. Cette portion de l'atmosphère solaire est presqu'invisible à l'oeil nu, émettant la plus grande partie de son rayonnement dans l'ultraviolet (UV) et l'extrême ultraviolet (EUV). SWAP convertit ce rayonnement EUV en une image visible.

Le Centre d'Excellence Terre-Soleil gère les opérations scientifiques et l'analyse des données de SWAP. Le Centre Spatial de Liège est responsable du développement technique de l'instrument.

 

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