En utilisant les données de la sonde solaire Parker de la NASA, une équipe de physiciens solaires a calculé la distribution des électrons dans le champ électrique du Soleil ; à partir de la distribution des électrons, les chercheurs ont pu discerner la taille, l’étendue et la portée du champ électrique solaire plus clairement qu’auparavant.
La sonde Parker Solar Probe de la NASA s’approche du Soleil. Crédit image : NASA’s Scientific Visualization Studio.
Le champ électrique du Soleil provient de l’interaction entre les protons et les électrons générés lorsque les atomes d’hydrogène sont déchiquetés par la chaleur intense générée par la fusion au cœur de l’étoile.
Dans cet environnement, les électrons, dont la masse est 1 800 fois inférieure à celle des protons, sont projetés vers l’extérieur, moins contraints par la gravité que leurs frères et sœurs protons, plus lourds.
Mais les protons, avec leur charge positive, exercent un certain contrôle, retenant certains électrons grâce aux forces d’attraction habituelles des particules de charge opposée.
“Les électrons tentent de s’échapper, mais les protons essaient de les retenir. C’est le champ électrique”, explique Jasper Halekas, chercheur au département de physique et d’astronomie de l’université de l’Iowa et co-investigateur de l’instrument SWEAP (Solar Wind Electrons, Alphas, and Protons) à bord de la sonde solaire Parker.
“S’il n’y avait pas de champ électrique, tous les électrons se précipiteraient et disparaîtraient. Mais le champ électrique les maintient tous ensemble en un flux homogène.”
“Maintenant, imaginez le champ électrique du Soleil comme un immense bol et les électrons comme des billes roulant sur les côtés à des vitesses différentes.”
Certains électrons, ou billes dans cette métaphore, sont assez rapides pour franchir le bord du bol, tandis que d’autres n’accélèrent pas assez et finissent par rouler vers la base du bol.”
“Le champ électrique du Soleil est un immense bol.
“Nous mesurons ceux qui reviennent et non ceux qui ne reviennent pas.”
“Il y a fondamentalement une frontière d’énergie entre ceux qui s’échappent du bol et ceux qui ne le font pas, qui peut être mesurée.”
“Comme nous sommes assez proches du Soleil, nous pouvons faire des mesures précises de la distribution des électrons avant que des collisions ne se produisent plus loin, qui déforment la frontière et obscurcissent l’empreinte du champ électrique.”
Halekas et al. ont mesuré les électrons qui s’échappent du Soleil, un des principaux constituants du vent solaire, afin de déterminer la limite d’énergie entre les électrons qui s’échappent des griffes du Soleil et ceux qui n’y parviennent pas. Crédit image : Université de l’Iowa.
Grâce à ces mesures, les physiciens peuvent en apprendre davantage sur le vent solaire, ce jet de plasma provenant du Soleil et atteignant des millions de kilomètres à l’heure, qui balaie la Terre et les autres planètes du système solaire.
Ils ont découvert que le champ électrique du Soleil exerce une certaine influence sur le vent solaire, mais moins que ce que l’on pensait.
“Nous pouvons maintenant quantifier la part de l’accélération fournie par le champ électrique du Soleil”, a déclaré le Dr Halekas.
“Il semble qu’il s’agisse d’une petite partie du total. Ce n’est pas l’élément principal qui donne son impulsion au vent solaire. Cela indique donc d’autres mécanismes qui pourraient donner au vent solaire la plus grande partie de son impulsion.”
Les résultats ont été publiés dans le Astrophysical Journal.
