De minuscules jets alimentent le vent du soleil

Ces éruptions peuvent entraîner des particules chargées à travers des trous dans l’atmosphère solaire et dans l’espace.

Par Rahul Rao | Publié le 24 août 2023 à 14h00 HAE

D’une part, le soleil fournit une chaleur et une lumière vivifiantes. De l’autre, il crache un flux incessant de particules chargées potentiellement nocives. Ces particules forment le vent solaire, et il n'est pas moins redoutable que les autres produits de notre étoile. Sans le champ magnétique terrestre pour protéger la surface de notre planète, nous serions constamment confrontés à un bombardement de rayonnements ionisants.

Mais les astronomes n’ont jamais été complètement sûrs de l’origine de ces particules ni de la manière dont elles se déplacent dans l’espace interplanétaire. Maintenant, ils ont trouvé un indice prometteur. À l'aide du vaisseau spatial Solar Orbiter de l'ESA, les chercheurs ont découvert des jets miniatures qui semblent canaliser les particules vers le haut à travers des trous dans la couronne solaire et les éloigner de l'étoile. Ces jets pourraient se combiner pour souffler le vent solaire, suggère un groupe d'astronomes dans un article publié jeudi dans la revue Science.

La couronne, la couche la plus externe d'une étoile, est une gaine de plasma ondulatoire. Elle est presque toujours cachée par la lumière visible, même si elle est des milliers de fois plus chaude que les couches situées en dessous. Nous pourrions voir cette couche externe uniquement lors d’une éclipse solaire, lorsque la lune masque le reste du soleil.

Mais la couronne n’est pas une couche uniforme. L'imagerie du soleil dans l'ultraviolet révèle des échantillons sombres changeants : des régions où le plasma de la couronne est plus froid et moins dense. Les astronomes appellent ces zones des trous coronaux.

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Les trous coronaux semblent également remodeler le puissant champ magnétique du soleil, qui change sans cesse. Dans ces régions, les lignes qui guident le champ magnétique du soleil semblent souffler vers l'extérieur. "Habituellement, les champs magnétiques reviennent à la surface solaire, mais dans ces régions de champ ouvert, les lignes de force s'étendent dans l'espace interplanétaire", explique Lakshmi Pradeep Chitta, astronome à l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire à Göttingen, en Allemagne, et l'un des auteurs du journal.

C'est également à l'intérieur des trous coronaux que les lignes du champ magnétique solaire peuvent se nouer sur elles-mêmes. Lorsque cela se produit, le champ magnétique se réaligne et se reconnecte, créant ainsi de violentes surtensions électriques. Ces explosions énergétiques siphonnent la matière des couches plus profondes du soleil et les rejettent dans des jets qui peuvent s'étendre sur plus de mille kilomètres de diamètre. Les astronomes soupçonnaient depuis longtemps que ces jets alimentaient le vent solaire, mais ne savaient pas s'ils pouvaient fournir suffisamment de particules pour remplir le vent solaire que nous observons.

Les vaisseaux spatiaux d'observation du soleil comme Yohkoh et SOHO sont capables d'observer des jets depuis les années 1990. Mais les astronomes affirment qu’aucun n’a les capacités touristiques de Solar Orbiter, lancé en 2020. À son approche la plus proche, Solar Orbiter plonge plus près du soleil que Mercure.

"Solar Orbiter a l'avantage d'être situé à proximité du soleil, ce qui lui permet de détecter des jets plus petits et plus faibles", explique Yi-Ming Wang, astronome au laboratoire de recherche naval américain, qui n'est pas l'auteur de l'article.

En mars 2022, Chitta et ses collègues ont orienté l'une des caméras ultraviolettes de Solar Orbiter sur un trou coronal situé près du pôle sud du Soleil. Ce faisant, ils ont aperçu un type de jet miniature jamais vu auparavant par les humains. Chacun de ces minuscules jets transportait environ un milliardième de l’énergie d’une version grandeur nature. Les auteurs ont surnommé ces « jets picoflare », en s’inspirant des préfixes du système SI.

Ces surtensions au son adorable ne restent pas. Chaque jet picoflare éphémère dure environ une minute. Mais c’est toujours le soleil, un lieu d’une immense puissance. Un seul picojet solaire pourrait produire suffisamment d’énergie pour alimenter une petite ville pendant un an.

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Les auteurs n’ont parcouru qu’une petite partie du soleil, mais ils ont vu des jets picoflare dans tous les coins où ils ont regardé. Il est probable qu'ils couvrent une grande partie de la surface du soleil. Des myriades de jets miniatures pourraient alors se combiner dans un processus à grande échelle qui transfère les particules chargées de l’étoile vers les planètes.