Les scientifiques appellent la région de l’espace influencée par le Soleil l’héliosphère, mais sans sonde interstellaire, ils savent peu de choses sur sa forme. L’héliosphère, la région de l’espace influencée par le Soleil, est plus de cent fois la distance entre le Soleil et la Terre.
Le Soleil est une étoile qui émet constamment un flux constant de plasma, un gaz ionisé à haute énergie appelé vent solaire. En plus du vent solaire constant, le soleil émet aussi occasionnellement des éruptions de plasma appelées éjections de masse coronale, qui peuvent contribuer aux aurores, et des éclats de lumière et d’énergie appelés éruptions cutanées.
Le plasma émanant du Soleil se dilate dans l’espace en même temps que le champ magnétique solaire. Ensemble, ils forment l’héliosphère au sein du milieu interstellaire local environnant: plasma, particules neutres et poussière qui remplissent l’espace entre les étoiles et leurs astrosphères respectives.
L’héliosphère bloque de nombreux rayons cosmiques représentés par des stries lumineuses sur cette image animée, les empêchant d’atteindre les planètes de notre système solaire. Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Laboratoire d’imagerie conceptuelle
Les huit planètes connues du système solaire, la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter et la ceinture de Kuiper (la bande d’objets célestes au-delà de Neptune qui comprend le planétoïde Pluton) se trouvent toutes dans l’héliosphère. L’héliosphère est si grande que les objets de la ceinture de Kuiper gravitent plus près du Soleil que du bord le plus proche de l’héliosphère.
Lorsque des étoiles lointaines explosent, elles libèrent d’énormes quantités de rayonnement dans l’espace interstellaire sous la forme de particules de haute énergie appelées rayons cosmiques. Ces rayons cosmiques peuvent être dangereux pour les organismes vivants et endommager les appareils électroniques et les engins spatiaux.
L’atmosphère terrestre protège la vie sur la planète des effets du rayonnement cosmique, mais avant cela, l’héliosphère elle-même agit comme un bouclier cosmique contre la plupart des rayonnements interstellaires.
Représentation artistique de l’héliosphère et de sa place dans le milieu interstellaire local et dans la Voie lactée. La sonde interstellaire pourrait voyager plus loin que n’importe quel vaisseau spatial précédent et aider les scientifiques à bien observer notre héliosphère – l’influence du Soleil dans l’espace – depuis l’extérieur. JHU/APL
En plus du rayonnement cosmique, des particules neutres et de la poussière pénètrent constamment dans l’héliosphère depuis le milieu interstellaire local. Ces particules peuvent affecter l’espace autour de la Terre et même modifier la façon dont le vent solaire atteint la Terre.
Les supernovae et le milieu interstellaire pourraient également avoir influencé l’origine de la vie et l’évolution des humains sur Terre. Certains chercheurs prédisent qu’il y a des millions d’années, l’héliosphère est entrée en contact avec un nuage froid et dense de particules dans le milieu interstellaire, ce qui a provoqué la contraction de l’héliosphère, exposant la Terre au milieu interstellaire local.
Mais les scientifiques ne savent pas réellement quelle est la forme de l’héliosphère. Les modèles varient en forme de sphérique à en forme de comète et de croissant. La taille de ces projections varie de centaines ou de milliers de fois par rapport à la distance entre le Soleil et la Terre.
Cependant, les scientifiques ont défini la direction dans laquelle le soleil se déplace comme la direction du «nez», et la direction opposée comme la direction de la «queue». La direction du nez doit avoir la distance la plus courte jusqu’à l’héliopause – la frontière entre l’héliosphère et le milieu interstellaire local.
Aucune sonde n’a jamais obtenu une bonne vue de l’extérieur de l’héliosphère ni échantillonné correctement l’environnement interstellaire local. Cela pourrait en dire davantage aux scientifiques sur la forme de l’héliosphère et son interaction avec le milieu interstellaire local, l’environnement spatial au-delà de l’héliosphère.
Représentation artistique de l’héliosphère. La véritable forme reste inconnue. Ajout d’étiquettes pour les directions du soleil, de l’héliopause et du nez et de la queue, ainsi qu’un exemple de direction des flancs. On pense que les sondes Voyager ont traversé l’héliosphère au cours de leur voyage de plusieurs années. NASA/JPL-Caltech
En 1977, la NASA a lancé la mission Voyager, faisant voler ses deux vaisseaux spatiaux devant Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune dans le système solaire externe. Les scientifiques ont déterminé qu’après avoir observé ces géantes gazeuses, les sondes ont traversé individuellement l’héliopause et sont entrées dans l’espace interstellaire en 2012 et 2018, respectivement.
Bien que Voyager 1 et 2 soient les seules sondes à avoir potentiellement traversé l’héliopause, elles ont largement dépassé la durée de vie prévue de leur mission. Il se peut qu’ils ne soient plus en mesure de restituer les données nécessaires à mesure que leurs instruments tombent en panne ou s’éteignent lentement. Ces vaisseaux spatiaux ont été conçus pour étudier les planètes et non le milieu interstellaire. Cela signifie qu’ils ne disposent pas des instruments nécessaires pour effectuer toutes les mesures du milieu interstellaire, ou héliosphère, dont les scientifiques ont besoin.
C’est là qu’une éventuelle mission de sonde interstellaire pourrait s’avérer utile. La sonde, conçue pour voler au-delà de l’héliopause, aidera les scientifiques à étudier l’héliosphère en l’observant de l’extérieur.
L’héliosphère étant si grande, il faudrait des décennies à la sonde pour atteindre son bord, même en utilisant l’assistance gravitationnelle d’une planète aussi massive que Jupiter.
La NASA réfléchit à la possibilité de développer une sonde interstellaire. Cette sonde mesurera le plasma et les champs magnétiques dans le milieu interstellaire et imagera l’héliosphère depuis l’extérieur. Pour se préparer, la NASA a sollicité l’avis de plus de 1 000 scientifiques sur le concept de la mission.
Le rapport original recommandait que la sonde suive une trajectoire située à environ 45 degrés de la direction du nez de l’héliosphère. Cette trajectoire suivra une partie du chemin du Voyager, tout en atteignant de nouvelles zones de l’espace. De cette manière, les scientifiques pourront explorer de nouvelles zones et revisiter certaines zones de l’espace partiellement connues.
Cette trajectoire ne donnera à la sonde qu’une image angulaire partielle de l’héliosphère, et elle ne pourra pas voir l’hélioqueue, une zone que les scientifiques connaissent le moins.
Les scientifiques prédisent que dans l’hélioqueue, le plasma qui constitue l’héliosphère se mélange au plasma qui constitue le milieu interstellaire. Cela se produit grâce à un processus appelé reconnexion magnétique, qui permet aux particules chargées de se précipiter du milieu interstellaire local vers l’héliosphère. Tout comme les particules neutres entrant par le nez, ces particules affectent l’environnement spatial au sein de l’héliosphère.
Cependant, dans ce cas, les particules ont une charge et peuvent interagir avec les champs magnétiques solaires et planétaires. Bien que ces interactions se produisent aux bords de l’héliosphère, très loin de la Terre, elles influencent la composition de l’intérieur de l’héliosphère.
Une trajectoire traversant le flanc de l’héliosphère vers la queue offrira aux scientifiques une opportunité unique d’étudier une toute nouvelle région de l’espace au sein de l’héliosphère. Lorsque la sonde quittera l’héliosphère pour entrer dans l’espace interstellaire, elle obtiendra une vue inclinée de l’héliosphère depuis l’extérieur, ce qui permettra aux scientifiques de mieux comprendre sa forme, en particulier dans la région controversée de sa queue. En fin de compte, quelle que soit la direction dans laquelle la sonde interstellaire est lancée, les données scientifiques qu’elle renvoie seront inestimables et littéralement astronomiques.