De nombreux télescopes en orbite ont permis d'étudier le Soleil qui détient encore des secrets. Le télescope X de la Nasa, nommé NuSTAR, apporte sa propre contribution en étudiant des rayons X plus énergétiques que ceux de ses précédents cousins dans l'espace, comme Chandra. Ces rayons montrent de nouveaux aspects du Soleil dont l'investigation pourrait aider à définitivement résoudre l'énigme du chauffage de la couronne solaire.
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On a peine à le croire mais cela fait déjà un peu plus de 10 ans que la Nasa a lancé son Nuclear Spectroscopic Telescope Array ou NuSTAR. Rappelons qu'il s'agit d'un petit télescope spatialtélescope spatial à rayons X qui a pour objectif l'observation de rayons plus énergétiques (3-79 keV) que ceux étudiés depuis plus longtemps encore par les satellites ChandraChandra et XMM-NewtonXMM-Newton, respectivement de la Nasa et de l'ESA. L'astronomie X a commencé à révolutionner notre vision de l'Univers sérieusement à partir des années 1970, en mettant en évidence notamment le premier candidat au titre de trou noir stellaire, Cygnus X1.
Mais, en fait, cette nouvelle astronomie a fait ses débuts il y a plus de 70 ans lorsqu'une fuséefusée V2 avait emporté un détecteur pour observer le rayonnement du SoleilSoleil dans cette bande de longueurs d'ondelongueurs d'onde, une grande première pour l'époque. Les rayons X étant facilement stoppés par l'atmosphèreatmosphère (mais pas par le milieu interstellaire, des rayons X de longueurs d'onde inférieures à un nanomètrenanomètre pouvant traverser de part en part la Voie lactéeVoie lactée), on savait que l'on ne pouvait pas observer ce rayonnement prédit théoriquement à partir de la détermination de la température très élevée du plasma de la couronne solairecouronne solaire (106 K) sans sortir de l'atmosphère.
Lancée depuis une fusée attachée au ventre d'un avion le 13 juin 2012, la mission NuSTAR de la Nasa a fêté ses 10 ans dans l'espace. La mission, qui détecte les rayons X à haute énergie, a fait de nombreuses découvertes au fil des ans sur des objets cosmiques extrêmes, notamment les trous noirs, les restes de supernova, les pulsars et notre propre Soleil. Dans cette vidéo, la chercheuse principale de la mission, Fiona Harrison, revient sur le parcours de NuSTAR. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © caltech
Un récent communiqué de la Nasa revient justement sur cette étude de la couronne solaire rendue possible par l'astronomie X et dont on pouvait s'attendre à ce qu'elle soit renouvelée par les observations de NuSTAR. Cela fait plus d’une décennie que des annonces sont régulièrement faites concernant des découvertes qui sont présentées comme étant sur le point de permettre de résoudre l’énigme du chauffage de la couronne solaire, voire même la résolvant.
Des « nanoflares » pour chauffer la couronne solaire ?
Les astrophysiciensastrophysiciens ont été surpris, il y a longtemps déjà, de constater que si la température de surface du Soleil était d'environ 6 000 degrés kelvinkelvin, la température de l'atmosphère solaire constituant sa couronne et donc au-dessus de sa surface dépassait le million de degrés. C'est un peu comme si on découvrait que l'on peut faire bouillir de l'eau dans une casserole en la posant sur un packpack de glace. Or, du point de vue de la thermodynamiquethermodynamique, la chaleurchaleur passe spontanément d'un corps chaud à un corps froid, jamais l'inverse. À moins d'admettre une violation des lois de la thermodynamique très difficile à accepter étant donné que l'on sait les dériver des lois de la mécanique statistique qui sont nécessairement très générales, il fallait faire intervenir des mécanismes de chauffage additionnels, comme des ondes d'Alfven, par exemple.
Si l'on a incontestablement progressé sur ces questions, par exemple grâce aux observations de Parker Solar Probe, force est de constater qu'un consensus n'existe toujours pas quant à la solution de l'énigme du chauffage de la couronne parmi les astrophysiciens solaires.
Le communiqué de la Nasa fait toutefois état des études rendues possibles par NuSTAR de petites éruptions solaireséruptions solaires appelées des « nanoflares » en anglais, ce que l'on pourrait traduire par « nano-éruptions » en français. Elles sont plus petites et moins brillantes que les éruptions solaires classiques mais nettement plus nombreuses et fréquentes. Surtout, les rayons X montrent qu'elles sont associées à des états du plasma solaire de la surface du Soleil beaucoup plus chauds, et donc pouvant servir de sources d'injections de cette matièrematière dans la couronne solaire.
Le communiqué explique en particulier que « bien que les nano-éruptions individuelles soient trop faibles pour être observées au milieu de la lumièrelumière ardente du Soleil, NuSTAR peut détecter la lumière de la matière à haute température que l'on pense être produite lorsqu'un grand nombre de nano-éruptions se produisent à proximité les unes des autres. Cette capacité permet aux physiciensphysiciens d'étudier la fréquencefréquence à laquelle les nano-éruptions se produisent et comment elles libèrent de l'énergieénergie ».
Pour progresser les chercheurs combinent les observations de NuSTAR avec celles de Parker Solar Probe.
