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Comme la Terre, le Soleil serait parfois secoué de puissantes secousses. Et lors de ces tremblements de Soleil, l'étoile entière se mettrait à vibrer pendant quelque temps, à la manière d'une cloche, tandis que des éruptions solaires jailliraient des couches externes.
C'est l'hypothèse à laquelle sont parvenus Hans Kjeldsen et Christoffer Karoff, deux Danois travaillant au Département de physique et d'astronomie de l'université de Aarhus, qui détaillent leurs résultats dans une publication à paraître dans Astrophysical Journal Letters. L'idée n'est pas nouvelle puisqu'elle avait été émise dès les années 1970. Mais l'héliosismologie vient de faire avancer ce dossier. Cette science toute neuve étudie les modes vibratoires du Soleil, ces ondulations qui en parcourent la surface.
L'observatoire solaire Soho, installé à 1,5 million de kilomètre de la Terre et tournant avec elle autour du Soleil, l'a considérablement fait progressée, grâce à son instrument Golf. Ces ondulations sont repérées indirectement, par effet Doppler-Fizeaueffet Doppler-Fizeau. Là où la surface solaire s'élève, sa lumièrelumière est décalée vers le bleu (les longueurs d'ondelongueurs d'onde diminuent) car la source s'approche de nous. Dans les zones où elle s'affaisse, la lumière est décalée vers le rouge car la surface solaire s'éloigne de nous. Le satellite Corot, lancé en décembre 2006, effectue le même genre de travail (mais sans faire appel à l'effet Doppler-Fizeau) sur les étoiles présentes dans son champ de vision (on parle de sismologiesismologie stellaire).
L'étude n'est pas si simple car ces vibrationsvibrations sismiques sont nombreuses et occupent de vastes gammes de fréquencesfréquences. En d'autres termes, les étoiles sont très bruyantes. Grâce à SohoSoho, les astrophysiciensastrophysiciens ont mis évidence une série de modes vibratoires dans le Soleil, composés d'ondes affectant toute la surface, d'une période d'une minute à trois heures et qui se propagent durant plusieurs jours. Elles sont en général générées par de larges mouvements convectifsmouvements convectifs qui transportent de la matièrematière vers la surface avant de la faire replonger. Ces modes vibratoires dépendent de multiples paramètres, les forces de pressionpression, de gravitégravité ou de Coriolis, les gradientsgradients de températures, les viscositésviscosités rencontrées, etc.
Des modes vibratoires au cycle solaire
En étudiant ces ondes (leur spectrespectre de fréquences et leur amplitude), on peut en déduire des informations sur les structures internes du Soleil (températures, pressions, viscosité...), de la même manière que les géologuesgéologues étudient l'intérieur de la Terre en utilisant les ondes sismiquesondes sismiques.
Cette image montre le Soleil durant les onze ans de son cycle, de 1996 à 2006. Au premier plan, l'image montre le Soleil en 2001, au maximum de son activité. Les phénomènes déterminant ce rythme restent très mal expliqués. Cliquez pour agrandir. © Soho/Esa/Nasa
Hans Kjeldsen et Christoffer Karoff sont des spécialistes de l'héliosismologie. En analysant les données de l'instrument Golf de Soho, ces chercheurs ont découvert que l'apparition d'ondes à hautes fréquences coïncide systématiquement avec des éruptions solaires. Quelle est la raison de cette apparente simultanéité ? « Ce ne sont que de premières observations, tempère Christoffer Karoff dans la revue en ligne Nature. Le vrai travail commence maintenant. Nous devons comprendre comment l'énergieénergie des éruptions solaires peut apparaître sous forme d'oscillations. »
Dans la même revue, Günter Houdek (université de Cambridge, Royaume-Uni) estime que cette observation pourrait donner le moyen de mieux comprendre les cycles solaires, qui dure onze années, et au cours desquels la fréquence des éruptions varie considérablement. L'origine de ce rythme est toujours une énigme. Pour les auteurs de l'étude, ces travaux ne concernent pas que le Soleil. Ces ondes à hautes fréquences, que l'on peut repérer grâce aux instruments de sismologie stellaire, comme CorotCorot, pourrait permettre de détecter dans les étoiles des cycles analogues à celui du Soleil mais que l'on ne sait pas voir aujourd'hui.
