Les scientifiques se demandent depuis longtemps pourquoi les particules chaudes et chargées de l’atmosphère de notre Soleil deviennent plus chaudes à mesure qu’elles s’éloignent de la surface du Soleil. Une nouvelle étude pourrait apporter une réponse en révélant que la nature extrêmement chaude de l’atmosphère extérieure du Soleil, ou «couronne», pourrait être liée au comportement intrigant des ondes à petite échelle dans ce plasma brumeux. Ces ondes, connues par les scientifiques sous le nom d’«ondes cinétiques d’Alfvén» ou «KAW», sont des oscillations ondulatoires de champs magnétiques qui se manifestent par des mouvements dans la photosphère solaire.
Les résultats pourraient fournir des indices importants sur le «mystère du chauffage de la couronne», qui semble défier la physique, et qui explique pourquoi la couronne est des centaines de fois plus chaude que la «surface» solaire visible, ou photosphère, qui émet toute la lumière que nous voyons du soleil. Le magazine a rapporté.
L’équipe à l’origine de cette étude, dirigée par Syed Ayaz, chercheur à l’Université d’Alabama à Huntsville, suggère qu’à mesure qu’ils se propagent, les KAW se dissipent et chauffent la couronne solaire. Ils constituent donc un mécanisme important, quoique à petite échelle, par lequel l’énergie est transférée dans le plasma solaire.
Couronne solaire lors d’une éclipse. Photographie de John Finney
Ayaz a déclaré que ce phénomène pourrait expliquer pourquoi la surface visible du Soleil a une température d’environ 10 000 degrés Fahrenheit (5 500 degrés Celsius), tandis que la couronne, qui marque le sommet de l’atmosphère du Soleil, a une température de plus de 2 millions de degrés. Fahrenheit (1,1 million de degrés Celsius).
“Il a été prouvé depuis des décennies que les ondes d’Alfvén étaient les meilleures candidates pour transférer de l’énergie d’un endroit à un autre”, a déclaré Ayaz dans un récent communiqué. “Jusqu’à présent, aucune mission de vaisseau spatial solaire n’a fait de prédictions sur ces phénomènes proches du Soleil.”
La majeure partie de l’énergie solaire provient de son noyau, où se produit la fusion nucléaire. Cela signifie que le Soleil devrait devenir plus chaud à mesure qu’il s’enfonce plus profondément. La plupart des couches de notre étoile obéissent à ce principe. Cependant, la couronne, même si elle se trouve à des millions de kilomètres du noyau solaire que la surface du Soleil, est toujours beaucoup plus chaude que la photosphère.
Ayaz et ses collègues ont étudié l’effet du KAW dans un plasma s’élevant jusqu’à une hauteur égale à 10 rayons solaires. À ces distances, lorsque les ondes interagissent avec le plasma chargé du soleil, qui est rempli d'”ions”, des atomes dépouillés de leurs électrons, elles “se dissipent rapidement, transférant toute leur énergie aux particules du plasma sous forme de chaleur”, a expliqué Ayaz.
Les résultats de l’équipe suggèrent que l’énergie des vagues peut atteindre la couronne et la chauffer, même si l’on ne sait pas encore dans quelle mesure elle influence la température de la couronne.
Cette nouvelle recherche “fournit un aperçu important du problème critique de la conversion de l’énergie du champ magnétique en plasma thermique contenant des particules chargées telles que des protons et des électrons”, a déclaré Gary Zank, directeur du Centre de recherche sur le plasma spatial et l’aéronomie à l’Université d’Alabama. n’a pas participé aux travaux de recherche.
Diagramme montrant les couches du Soleil, y compris la couronne et la photosphère sous-jacente. NASA
Les résultats de la dernière étude sont étayés par les données du Solar Orbiter de l’Agence spatiale européenne et du Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA. Auparavant, SDO avait découvert qu’un autre type d’onde magnétique en forme d’arc à haute fréquence se propageant à travers la couronne pouvait également déverser de grandes quantités d’énergie dans l’atmosphère extérieure du Soleil au fil du temps, contribuant ainsi à réchauffer la couche d’un million de degrés.
Des processus similaires qui fournissent de la chaleur à la couronne solaire ont été au centre d’une récente mission de fusée-sonde de la NASA. La mission, appelée MaGIXS-2 – abréviation de deuxième vol du spectromètre à rayons X Marshall Grazing Incidence – a été lancée dans l’espace pendant quelques minutes à la mi-juillet pour collecter les rayons X du Soleil.
Ces rayons fournissent des preuves particulièrement révélatrices de la fréquence à laquelle notre étoile libère des sursauts d’énergie, ce qui pourrait aider les scientifiques à en savoir plus sur la façon dont la couronne se réchauffe.
Alors que les scientifiques continuent de reconstituer le puzzle de la raison pour laquelle la couronne solaire devient si chaude, d’autres mécanismes de chauffage liés au champ magnétique du Soleil ont été exclus. Par exemple, les scientifiques soupçonnaient que certaines courbes en forme de S du champ magnétique du Soleil contenaient beaucoup d’énergie magnétique, qui était libérée dans le plasma environnant, le réchauffant et accélérant les vents solaires provoquant des tempêtes.
Cependant, une analyse des 14 premières orbites de la sonde solaire Parker autour du Soleil, présentée dans un article distinct publié dans The Astrophysical Journal Letters, n’a trouvé aucune preuve de la présence de la caractéristique souhaitée dans la couronne.
Mojtaba Akhavan-Tafti, chercheur à l’Université du Michigan qui a dirigé l’étude, a déclaré dans un communiqué que les prochaines missions de sonde solaire de Parker Solar Probe, probablement dès décembre de cette année, pourraient faire la lumière sur ce mystère vieux de plusieurs décennies.