Les chercheurs utiliseront des caméras installées sur deux des jets de recherche WB-57 de la NASA pour effectuer des observations en mouvement à haute résolution de la couronne solaire - les banderoles éthérées de gaz incandescent dans l'atmosphère la plus externe du soleil qui ne deviennent visibles que pendant une éclipse solaire.
Alors que les observateurs sur le terrain connaîtront jusqu'à deux minutes et demie de totalité (lorsque la lune obscurcira complètement le soleil), l'équipe financée par la NASA dirigée par Amir Caspi, astrophysicien solaire au Southwest Research Institute à Boulder, Le Colorado utilisera les jets pour étirer la période de totalité à plus de 7 minutes, permettant des observations sans précédent de la couronne solaire.
Même être passager des jets de la NASA nécessite une formation spéciale, de sorte que les astrophysiciens ne pourront pas voler avec les instruments. Mais, ils garderont une trace de leur expérience grâce à un flux d'images satellite en direct tandis que les jets chassent l'ombre de la lune au-dessus du Missouri, de l'Illinois et du Tennessee à la hauteur de l'éclipse solaire totale. Le flux en direct sera également mis à la disposition du public en ligne.
L'ombre de la lune se déplace trop vite pour que même les jets suivent, donc les pilotes voleront dans une formation soigneusement calculée qui maximisera le temps de la totalité, avec le deuxième jet prenant la poursuite quelques secondes avant la totalité pour le premier jet prend fin, selon les chercheurs.
"Même s'ils sont à 100 kilomètres l'un de l'autre et volent à environ 750 kilomètres à l'heure, ils devront chronométrer leur vol suffisamment bien pour se trouver à environ 10 secondes de la position dont ils ont besoin", a déclaré Caspi à Live Science.
Plus chaud que le soleil
Les images haute résolution capturées par les jets pendant l'éclipse donneront aux chercheurs une vue en mouvement unique de la couronne solaire. Ils espèrent que cela éclaircira le principal mystère de la couronne: pourquoi est-elle tellement plus chaude que la surface du soleil elle-même?
"La couronne solaire est à une température de millions de degrés, et la surface visible du soleil - la photosphère - n'est que de quelques milliers de degrés", a déclaré Caspi. "Ce type d'inversion de température est inhabituel. Si la thermodynamique fonctionnait dans le sens classique auquel nous sommes habitués, alors vous n'obtiendrez pas ce type d'inversion et la température chutera à mesure que vous monterez."
Caspi et ses collègues espèrent que leurs observations révéleront des caractéristiques dynamiques très fines dans la couronne solaire, peut-être sous la forme d'ondulations ou d'ondes, qui pourraient révéler des processus dans le champ magnétique du soleil qui sont censés garder la couronne mince tellement plus chaude que le solaire surface.
Un deuxième objectif majeur est de rechercher une explication pour les grandes structures visibles dans la couronne, a déclaré Caspi.
"Quand vous regardez la couronne, vous voyez ces boucles, arcades, ventilateurs et streamers très bien structurés", a-t-il déclaré. "Le fait est qu'ils sont très lisses et bien organisés et qu'ils ressemblent à une chevelure fraîchement peignée."
Mais les champs magnétiques qui façonnent la couronne proviennent de la surface très chaotique du soleil, qui devrait tordre les structures lisses de la couronne en un tapis emmêlé, a déclaré Caspi.
Mais, "toutes ces structures restent stables et très bien organisées, et donc la couronne libère constamment de petits morceaux de complexité afin de rester aussi bien organisés", a-t-il dit, "et nous ne comprenons pas non plus comment ce processus se déroule. "
Vue à haute altitude
Caspi a expliqué que l'observation d'une éclipse solaire à une altitude de 50 000 pieds (15 200 m) présente de nombreux avantages par rapport aux observations depuis le sol.
Les jets de la NASA voleront bien au-dessus des nuages et de la majeure partie de l'atmosphère qui enveloppe la terre, garantissant un temps parfait à un moment de l'année où les observateurs d'éclipse au sol peuvent s'attendre à environ 50% de couverture nuageuse, a-t-il déclaré.
La fine atmosphère et la position du soleil et de la lune presque directement au-dessus de la tête réduiront la distorsion au minimum, ce qui permettra aux télescopes et aux caméras à bord de l'avion d'enregistrer de très fins détails dans la structure de la couronne du soleil, a-t-il déclaré.
"Nous obtenons une meilleure sensibilité à tous égards", a déclaré Caspi. "Nous obtenons une meilleure qualité d'image, nous obtenons un temps d'observation plus long, nous obtenons moins de lumière diffusée - nous avons donc une sensibilité plus élevée à toutes les choses que nous essayons de regarder de tant de façons différentes."
Les avions de recherche WB-57 de la NASA ont commencé dans les années 1960 en tant que bombardiers B-57 Canberra. Les avions ont ensuite été adaptés par l'US Air Force pour la surveillance météorologique et ont été utilisés pour collecter des échantillons d'air de haute atmosphère après des essais nucléaires suspectés, selon la NASA.
Les jets ont depuis été reconstruits et équipés d'une suite d'instruments et de capteurs sophistiqués, y compris des caméras haute résolution stabilisées dans le nez de l'avion qui peuvent enregistrer la lumière visible et la lumière infrarouge à 30 images par seconde.
Caspi a déclaré que le système de caméras avait été développé par la NASA pour surveiller les navettes spatiales lors de la rentrée dans l'atmosphère, par mesure de précaution à la suite de la catastrophe de la navette spatiale Colombie en 1986.
L'éclipse solaire totale du 21 août sera la première fois que les jets de la NASA et ses caméras seront utilisés pour l'astronomie, a déclaré Caspi.
"Donc, en plus d'être un élément scientifique vraiment incroyable, nous espérons que cette expérience mettra en valeur les performances et le potentiel de cette plate-forme pour les futures observations astronomiques", a-t-il ajouté.
L'étoile la plus proche
Caspi a déclaré que les observations à venir pourraient éclairer certains des mystères persistants de notre étoile la plus proche et donner aux astrophysiciens une meilleure compréhension de la formation de notre système solaire. La recherche pourrait même offrir aux scientifiques un aperçu de la façon dont d'autres systèmes de planètes se forment autour d'étoiles lointaines.
"L'évolution du système solaire est en partie entraînée par ces vents qui sortent de l'étoile, et ils soufflent beaucoup de poussière loin du système solaire intérieur, et c'est donc l'une des raisons pour lesquelles les planètes rocheuses se forment à proximité et les géants gazeux ont tendance à former plus loin ", a déclaré Caspi.
Les vols d'éclipse fourniront également une occasion rare aux chercheurs d'observer la planète Mercure avec les télescopes et les caméras sur les jets, a déclaré Caspi. Ils auront également l'occasion de rechercher les astéroïdes vulcanoïdes insaisissables qui existent théoriquement entre Mercure et le soleil.
Caspi a expliqué que les caméras à réaction viseraient à observer la planète la plus intérieure de notre système solaire, qui deviendra visible dans le ciel obscurci pendant l'éclipse, pendant environ une demi-heure avant et une demi-heure après la totalité.
Des images haute résolution de Mercure prises sous une lumière infrarouge permettraient aux scientifiques planétaires d'étudier la surface de la planète autour du terminateur de l'aube, où la nuit glaciale de Mercure cède la place à sa journée torride, pour en savoir plus sur le matériau qui compose le surface.
"Le côté jour de Mercure est brûlant à 750 degrés F (400 degrés C), et le côté nuit est glacial à moins 250 degrés F (moins 156 degrés C), mais ce que nous ne savons pas, c'est combien de temps il faut passer du chaud au froid. "
En utilisant la lumière infrarouge, les scientifiques pourront mesurer les propriétés du sol de la planète, non seulement à la surface, mais même à quelques centimètres sous la surface, ce qui pourrait aider les chercheurs à comprendre de quoi il est fait et à quel point il est dense , il ajouta.
"Ces observations sont les premières du genre que nous connaissons, pour essayer de faire une carte thermique infrarouge de Mercure", a déclaré Caspi.
