L’atmosphère du Soleil peut être jusqu’à 200 fois plus chaude que sa surface. C’est complètement contre-intuitif. Mais les astronomes ont peut-être enfin une piste pour expliquer le phénomène.
au sommaire
Il y a plusieurs décennies déjà, les astronomesastronomes ont noté que l'atmosphèreatmosphère de notre Soleil, celle qu'ils appellent la couronne et qui n'apparaît que lors des éclipses, s'étendant sur environ huit millions de kilomètres, est plus chaude que sa surface. Et pas qu'un peu. On parle de plus d'un million de degrés d'un côté et de seulement 6 500 °C de l'autre. C'est pour le moins étrange. Car la couronne solaire est plus éloignée que la surface de notre étoile de la source de chaleur qui se situe au cœur de l'étoile. Alors pour comprendre enfin, les chercheurs ont lancé la mission Parker Solar Probe (NasaNasa) à l'assaut de l'atmosphère solaire.
L'engin est équipé d'instruments de pointe qui lui permettent de mesurer la densité, la température et le flux du plasma directement dans la couronne solaire. C'est ainsi qu'il a pu identifier des sortes de lacets que forme le champ magnétique du Soleil dans la région. Des lacets qui stockent une énergieénergie importante. C'est elle que les astronomes ont imaginée pouvoir se libérer dans le plasma environnant pour le réchauffer lorsque les lacets finissent par se redresser.
Des motifs en lacets pour chauffer l’atmosphère du Soleil ?
Pour vérifier cette hypothèse, des chercheurs de l'université du Michigan (États-Unis) ont analysé les données renvoyées par la sonde Parker lors de ses quatorze premiers passages aux abords du Soleil. Ils ont découvert que lesdits lacets sont fréquents dans le vent solairevent solaire à proximité de notre Étoile. En revanche, ils sont absents de l'intérieur de la couronne.
L'observation pourrait être considérée comme un coup dur pour les tenants de la théorie de la formation des lacets à la surface du Soleil. Celle qui permettrait d'expliquer la température élevée de la couronne solaire. Mais aujourd'hui, dans les Astrophysical Journal Letters, les chercheurs de l'université du Michigan donnent une autre explication. Selon eux, les lacets se forment à l'extérieur de la couronne solaire. Mais un mécanisme déclencheur qu'ils détaillent peut exister à l'intérieur. Lorsque les champs magnétiqueschamps magnétiques entrent en collision à la surface du Soleil, ils créent des vibrationsvibrations qui se propagent à travers les champs magnétiques dans l'espace, tout en générant des flux rapides de plasma dans le vent solaire. Et les astronomes américains suggèrent que le phénomène peut bien mener à la formation des lacets observés et potentiellement contribuer au réchauffement de la couronne lorsque les ondes se dissipent dans l'atmosphère solaire.
Ainsi, les mécanismes à l'origine des lacets et les lacets eux-mêmes seraient tous les deux responsables de la température étonnante enregistrée dans la couronne et dans le vent solaire. Mais les astronomes attendent avec impatience le prochain passage de la sonde solaire Parker près de notre Soleil - ce sera pour le 24 décembre prochain - pour recueillir davantage de données et tester leur hypothèse.
En se déplaçant autour du Soleil, la mission Parker Solar Probe (Nasa) a détecté des inversions brusques de la direction du champ magnétique solaire lui donnant des formes de lacets. © Adriana Manrique Gutierrez, Goddard Space Flight Center, Nasa
Des interactions entre ondes et particules
En parallèle, des astronomes de l'université de l'Alabama (États-Unis) se sont intéressés plus spécifiquement au rôle de celles que les physiciensphysiciens appellent les ondes d'Alfvénondes d'Alfvén. Elles sont formées par des mouvementsmouvements dans la photosphèrephotosphère solaire - la couche extérieure du Soleil - et correspondent à des oscillations des ionsions et du champ magnétique lorsqu'ils se déplacent dans le plasma. Elles retiennent l'attention des chercheurs parce qu'ils les savent capables de transporter de l'énergie. Et donc, potentiellement, de réchauffer l'atmosphère de notre Soleil.
Dans les Astrophysical Journal Letters, les physiciens racontent comment ils ont utilisé une nouvelle approche pour modéliser le comportement des particules énergétiques dans les plasmas spatiaux. Il en ressort que lorsque les particules et une onde qui se déplace en parallèle ont des vitessesvitesses comparables, il se produit un phénomène baptisé « amortissement de Landau ». Les ondes se dissipent alors de façon exponentielle. Et elles transfèrent leur énergie aux particules du plasma sous forme de chaleur. Le tout accélère les particules sur d'assez longues distances avec un impact significatif sur la dynamique du plasma.
