Les scientifiques ont élaboré une nouvelle théorie unifiée sur la raison pour laquelle le Soleil est chaud – ou plus précisément, pourquoi sa haute atmosphère est si chaude lorsqu’elle est la plus éloignée du noyau de notre étoile.
Cette nouvelle théorie pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre le vent solaire, c’est-à-dire les particules chargées qui s’échappent de la haute atmosphère du soleil et qui peuvent interférer avec les satellites et transférer de l’énergie dans le champ magnétique de la Terre.
Dans un nouvel article publié jeudi dans le journal Nature Astronomy, des scientifiques de l’Université d’Otago proposent un nouveau processus pour expliquer pourquoi une énigme de l’astronomie solaire : pourquoi la haute atmosphère du Soleil est-elle tellement plus chaude que sa surface ?
En tant que bord extérieur d’une énorme boule de gaz surchauffée par des réactions thermonucléaires fusionnant des atomes d’hydrogène en atomes d’hélium, la surface du Soleil est extrêmement chaude – 6 000 degrés Celsius.
La surface du Soleil est relativement tempérée par rapport à la haute atmosphère du Soleil, ou couronne, les vrilles de plasma que l’on voit autour du bord de la Lune pendant une éclipse totale et qui s’étendent de quelques centaines de kilomètres à cinq millions de kilomètres au-dessus de la surface. Les températures dans la couronne dépassent régulièrement le million de degrés Celsius et les scientifiques pensent que le processus qui génère cette chaleur intense si loin du noyau du Soleil peut déterminer la puissance du vent solaire qui s’échappe du Soleil.
“Nous savons, grâce aux mesures et à la théorie, que le saut de température soudain est lié aux champs magnétiques qui s’échappent de la surface du Soleil”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jonathan Squire, dans un communiqué. “Les astrophysiciens ont plusieurs idées différentes sur la façon dont l’énergie des champs magnétiques pourrait être convertie en chaleur pour expliquer le réchauffement, mais la plupart ont des difficultés à expliquer un aspect des observations.”
Les hypothèses impliquant une forme de turbulence connue sous le nom de turbulence “Alfvénic” à basse fréquence sont soutenues par les observations des engins spatiaux et expliqueraient le transport de l’énergie vers l’extérieur du Soleil. Mais elles ne correspondent pas aux observations selon lesquelles les ions – les noyaux des atomes d’hydrogène, d’hélium et d’oxygène dépourvus de leurs électrons – deviennent surchauffés alors que les électrons restent relativement froids dans la couronne.
Une hypothèse impliquant une sorte d’onde magnétique connue sous le nom d’ondes ion-cyclotron à haute fréquence peut expliquer le chauffage différentiel entre les ions et les électrons, mais les scientifiques n’ont pas trouvé de source claire pour de telles ondes.
Mais dans le nouvel article, le Dr Squire et ses collègues soutiennent que les ondes turbulentes et magnétiques sont deux composantes d’un processus plus large et unifié de chauffage coronal. Grâce à un phénomène qu’ils appellent la barrière d’hélicité, ils théorisent que le processus de turbulence à basse fréquence détourne l’énergie des électrons vers la création d’ondes ion-cyclotron, qui chauffent ensuite les ions.
Les chercheurs ont ensuite testé cette hypothèse à l’aide de simulations informatiques en six dimensions et ont constaté que les structures du champ magnétique et les tourbillons de gaz coronaux générés étaient proches des observations de la couronne solaire réelle réalisées par la sonde Parker Solar Probe de la Nasa, qui a traversé la couronne solaire pour la première fois en décembre.
Selon le Dr Romain Meyrand, co-auteur de l’étude, au-delà d’une meilleure compréhension de la physique de la couronne solaire pour elle-même, les scientifiques pourront mieux comprendre et prédire les événements météorologiques spatiaux qui peuvent affecter les vaisseaux spatiaux près de la Terre.
“La dynamique de la couronne solaire peut avoir des impacts profonds sur la Terre”, a-t-il déclaré dans un communiqué. “Peut-être qu’avec une meilleure compréhension de sa physique de base, nous serons en mesure de construire de meilleurs modèles pour prédire la météo spatiale à l’avenir, permettant ainsi la mise en œuvre de stratégies de protection qui pourraient éviter – littéralement – des milliards de dollars de dommages.”
