Pendant des décennies, les scientifiques se sont interrogés sur un paradoxe important : comment l’atmosphère extérieure du soleil, la couronne, est beaucoup plus chaude – des millions de degrés – que sa surface visible, qui est d’environ 9 932 degrés Fahrenheit (5 500 degrés Celsius). Aujourd’hui, à l’aide du télescope solaire le plus puissant au monde, les chercheurs ont observé des ondes magnétiques tordues, une découverte qui pourrait aider à résoudre ce mystère de longue date.
La découverte des ondes de torsion d’Alfvén
L’équipe de recherche, utilisant les données du télescope solaire Daniel K. Inouye à Hawaï, a observé directement des torsions magnétiques à petite échelle sur le soleil, en particulier les ondes de torsion d’Alfvén. Ces ondes, prédites en 1942 par le prix Nobel suédois Hannes Alfvén, sont des perturbations magnétiques qui se propagent à travers le plasma solaire, un gaz surchauffé et chargé électriquement. Alors que des versions plus grandes de ces ondes étaient auparavant associées à des éruptions solaires, ces ondes plus petites et à torsion constante sont restées insaisissables jusqu’à présent.
“Cette découverte marque la fin d’une recherche de ces ondes qui a duré plusieurs décennies, dont les origines remontent aux années 1940”, a déclaré Richard Morton, professeur à l’Université de Northumbria au Royaume-Uni, qui a dirigé l’étude.
Pourquoi ces vagues sont importantes : le puzzle du chauffage solaire
Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que ces ondes à petite échelle pourraient transférer continuellement l’énergie de la surface du soleil vers son atmosphère. Ce processus alimenterait le vent solaire et, surtout, chaufferait la couronne à ses températures incroyables. Les résultats offrent un solide soutien aux modèles théoriques tentant d’expliquer comment la turbulence magnétique transporte et dissipe l’énergie dans la haute atmosphère du Soleil. Disposer d’observations directes permet désormais aux chercheurs de tester ces modèles par rapport à ce qu’ils observent réellement.
Observations inédites du Soleil
Pour arriver à leurs conclusions, l’équipe de Morton a utilisé le télescope solaire Inouye, qui capture les images du soleil avec la plus haute résolution jamais obtenue. La largeur de quatre mètres du télescope permet de détecter de légers changements de lumière, révélant ainsi la façon dont le plasma traverse la couronne avec des détails sans précédent.
Au cours de la phase de mise en service du télescope en octobre 2023, l’équipe a suivi des atomes de fer chauffés à une température stupéfiante de 1,6 million de degrés Celsius et a observé de légers décalages rouges et bleus sur les côtés opposés des boucles magnétiques. Ces changements sont la signature distinctive des vagues tordues d’Alfvén.
La technique : spectroscopie et mouvement caché
La torsion des lignes du champ magnétique solaire est subtile, ce qui la rend difficile à détecter directement sur les images. Par conséquent, l’équipe a utilisé une technique appelée spectroscopie, qui mesure la manière dont les gaz chauds se rapprochent ou s’éloignent de la Terre. Ce mouvement modifie subtilement la couleur de la lumière – rouge lorsqu’elle s’éloigne, bleue lorsqu’elle se rapproche – révélant ainsi le motif de torsion dissimulé dans l’atmosphère du soleil.
“Le mouvement du plasma dans la couronne solaire est largement dominé par des mouvements de balancement”, a expliqué Morton. “J’ai dû développer un moyen de supprimer le balancement pour isoler et identifier la torsion.”
Les résultats : mouvement constant et transfert d’énergie
Les résultats révèlent que même dans les régions les plus calmes du soleil, la couronne est remplie d’ondes d’Alfvén de torsion. Ces ondes font constamment tourner les lignes du champ magnétique solaire, transportant l’énergie vers le haut à travers les couches solaires. Ce transport d’énergie de la basse atmosphère vers la couronne aboutit finalement à un dégagement de chaleur, fournissant de nouveaux aperçus du mystère de la couronne solaire étant nettement plus chaude que sa surface.
Pour Morton et ses collègues, cette détection tant recherchée ouvre de nouvelles voies d’investigation sur la manière dont ces ondes se propagent et finissent par dissiper l’énergie au sein de la couronne.
Cette découverte représente une avancée significative dans la compréhension de la dynamique complexe du soleil et de son atmosphère, promettant de faire la lumière sur l’une des énigmes les plus tenaces de la physique solaire.
