Un mystère brûlant sur le soleil est peut-être sur le point d’être résolu.
Depuis des décennies, les scientifiques tentent de comprendre pourquoi le soleilL’atmosphère extérieure de l’atmosphère est bien plus chaude que sa surface, bien qu’elle soit plus éloignée du noyau. Alors que la surface, ou photosphère, est à des millions de degrés Fahrenheit, l’atmosphère extérieure n’est qu’à environ 10 000 F (5 500 C).
Nouvelles données du télescope solaire Daniel K. Inouye (DKIST) de la National Science Foundation à Hawaï — le le plus grand télescope solaire au sol jamais construit – aide les scientifiques à comprendre comment l’énergie solaire est transportée à travers son atmosphère.
Un mystère solaire
Les chercheurs ont précédemment noté la température extrême de la couronne solaire, ainsi que le flux suralimenté de gaz chauffé, appelé vent solaire, qui jaillit du soleil à plus de 1 million de mph (1,6 million de km/h), ont déclaré Richard Mortonphysicien solaire et professeur à l’Université de Northumbria au Royaume-Uni qui a dirigé la recherche, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Les deux processus nécessitent de l’énergie, et les scientifiques ont supposé que la convection roulante à la surface du Soleil générait le carburant nécessaire. Mais des complications sont apparues lors des premières études il y a plusieurs décennies.
« On ne sait pas clairement comment cette (énergie) est transférée dans l’atmosphère et le vent solaire, ni comment cette énergie est convertie en chaleur et en impulsion », a déclaré Morton.
En 1942, le physicien suédois des plasmas (et futur lauréat du prix Nobel) Hannes Alfvén a suggéré que les ondes magnétiques pourraient en être responsables. Mais ces ondes, désormais connues sous le nom d’ondes d’Alfvén, n’avaient jusqu’à présent jamais été repérées dans la couronne.
« Cela était dû au fait que la sensibilité des instruments précédents n’était pas suffisamment bonne pour résoudre les mouvements des ondes d’Alfvén », a déclaré Morton. « Malgré cela, de nombreuses expériences numériques et outils de prévision météorologique spatiale supposent que des ondes d’Alfvén existent dans la couronne. Cependant, les propriétés des ondes qu’ils utilisent dans les modèles ont été des suppositions éclairées. »
Des observations « sans précédent »
DKIST dispose d’un miroir de 4 mètres (13 pieds) et d’une résolution « sans précédent » du soleil, a déclaré Morton, avec des « mesures beaucoup plus propres » (moins de bruit) que n’importe quel observatoire solaire précédent. Dans la nouvelle recherche, les scientifiques ont utilisé le spectropolarimètre cryogénique proche infrarouge (Cryo-NIRSP) du télescope pour rechercher les ondes coronales d’Alfvén.
Le Cryo-NIRSP peut tracer les mouvements de la couronne à travers des images, a déclaré Morton, ainsi qu’examiner les changements dans le plasma solaire (gaz surchauffé) à travers un phénomène connu sous le nom de décalage Doppler – la différence perçue dans la fréquence d’une onde lorsque l’observateur et la source de l’onde se rapprochent ou s’éloignent l’une de l’autre. (Un exemple courant et réel est le changement du son de la sirène d’une ambulance lorsqu’elle passe devant un piéton dans la rue.)
« Cryo-NIRSP a fourni les données qui nous ont permis d’observer la signature révélatrice des ondes d’Alfvén, qui, dans un plasma comme la couronne, est une torsion de va-et-vient du champ magnétique », a déclaré Morton. « Cela apparaît comme une alternance de décalages Doppler rouge et bleu sur les côtés opposés des champs magnétiques. Nous avons constaté que ces ondes étaient continuellement présentes pendant la période d’observation, et étant donné qu’il n’y avait rien de particulièrement spécial dans la région que nous avons observée, cela implique qu’elles sont probablement toujours communes dans le reste de l’atmosphère. «
« Peut-être plus important encore », a-t-il poursuivi, « notre analyse indique que les vagues transportent probablement une quantité importante d’énergie. »
C’est une découverte importante, a-t-il noté, car les astronomes débattent entre les ondes solaires et reconnexion magnétique – lorsque les champs magnétiques du soleil se tordent et se brisent, libérant de l’énergie – comme mécanisme derrière le chauffage intense de la couronne.
Alors que divers engins spatiaux ont trouvé des preuves que la reconnexion magnétique est un moteur du réchauffement coronaire, les nouvelles découvertes du DKIST montrent que la situation dans son ensemble est plus compliquée. Observatoires solaires comme celui de la NASA Sonde solaire Parker et le Solar Orbiter de l’Agence spatiale européenne, ainsi que les nouvelles données du DKIST, montrent que « les ondes et les reconnexions se produisent fréquemment dans l’atmosphère du Soleil », a déclaré Morton.
« Nos recherches confirment que les ondes d’Alfvén sont présentes et transportent une quantité importante d’énergie, représentant potentiellement au moins la moitié de l’énergie nécessaire pour chauffer la couronne », a-t-il ajouté. « Cependant, l’énergie exacte associée aux vagues est encore difficile à estimer. »
Le rapport entre la reconnexion magnétique et les ondes d’Alfvén affecte non seulement le chauffage solaire, mais également la lumière (ou plus exactement, la puissance radiative) du soleil, ainsi que la lumière des étoiles situées au-delà de notre système solaire. Les scientifiques espèrent utiliser ces recherches pour comprendre comment les systèmes planétaires ont évolué à long terme et pour faire de meilleures prévisions à court terme sur la production d’énergie éolienne solaire. « Nous espérons que d’autres études comme celle que nous avons publiée apporteront un peu de lumière sur les propriétés des ondes d’Alfvén afin de mieux éclairer les modèles et d’améliorer les prévisions », a-t-il déclaré.
