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Les éruptions solaires mieux comprises

La surface du Soleil.
Un seul phénomène contrôlerait toutes les éruptions solaires, affirment des scientifiques français Photo: NASA

Un seul phénomène contrôlerait toutes les éruptions solaires, affirment des astrophysiciens français associés au Centre national de la recherche scientifique.

Un texte d'Alain Labelle

Cette découverte permet de mieux comprendre notre étoile; elle mènera éventuellement à la mise au point de modèles de prévision plus précis de la « météo solaire », mais quand même moins que ceux qui sont utilisés sur la Terre.

Cette nouvelle compréhension permettra aussi de mieux préparer les technologies humaines aux orages magnétiques qui atteignent la Terre et qui pourraient paralyser les communications, comme les systèmes GPS, mais aussi la distribution d’électricité.

Une éruption solaire captée par le Solar Dynamics Observatory de la NASA le 5 novembre 2014.Une éruption solaire captée par le Solar Dynamics Observatory de la NASA le 5 novembre 2014 Photo : NASA

Le saviez-vous?

Le Soleil est une sorte de marmite en constante ébullition. Ce « bouillon » déborde parfois sous la forme d'éruptions solaires, accompagnées d'éjections de masse coronale, des particules chargées qui peuvent voyager jusqu'à la Terre.

Une cage et une corde

L’astrophysicien Tahar Amari et ses collègues ont mis en évidence la présence d'une « cage » renforcée dans laquelle se développe une corde magnétique à l'origine des éruptions solaires.

Illustration de la corde magnétique pendant l'éruption, quand elle brise la cage magnétique.Agrandir l’imageModélisation de la corde magnétique pendant l'éruption, quand elle brise la cage magnétique. Photo : Centre de physique théorique (CNRS/École Polytechnique)/Tahar Amari

C'est la résistance de cette cage aux assauts de la corde qui détermine la puissance et le type de l'éruption à venir.

L’équipe française a ainsi pu mettre au point un modèle capable de prévoir l'énergie maximale qui peut être libérée lors d'une éruption solaire.

Météo solaire

D’importantes tempêtes balaient l'atmosphère du Soleil. Celles-ci sont causées par une reconfiguration brutale et soudaine du champ magnétique de l’étoile.

Ces tempêtes se caractérisent par une intense libération d'énergie sous la forme d'émissions de lumière et de particules et, à l’occasion, par l'éjection d'une bulle de plasma.

Tous ces phénomènes se produisent dans la couronne, la zone la plus externe du Soleil.

Échographie solaire

Dès 2014, des chercheurs avaient montré qu'une structure caractéristique, un enchevêtrement de lignes de force magnétiques torsadées, apparaissait progressivement dans les jours précédant une éruption.

Illustration de la présence d'une cage magnétique renforcée multicouche dans laquelle se développe la corde magnétique pendant les dernières heures avant l'éruption.Agrandir l’imageCette étude révèle la présence d'une cage magnétique renforcée multicouche (en orange et rose) dans laquelle se développe la corde magnétique (en bleue) pendant les dernières heures avant l'éruption. Photo : Centre de physique théorique (CNRS/École Polytechnique)/Tahar Amari

Ils n'avaient observé cette « corde » que pour les éruptions qui expulsent des bulles de plasma. Or, dans les présents travaux, les autres types d'éruptions ont été étudiés en approfondissant l'analyse de la couronne solaire, une zone si mince et si chaude qu'il est difficile d'y mesurer le champ magnétique.

Pour ce faire, l’équipe de recherche a procédé de la même manière que pour une échographie, en mesurant d'abord le champ magnétique plus fort à la surface plus dense du Soleil. Ils ont ensuite reconstruit, à partir de ces informations, ce qui se déroule à l’échelle de la couronne.

Ils ont ensuite utilisé leur technique pour étudier une grosse éruption qui s'est développée en quelques heures, le 24 octobre 2014. Ils ont montré que durant les heures qui ont précédé l'éruption, la corde qui se développait était enfermée dans une « cage » magnétique multicouche.

À l'aide de modèles d'évolution calculés grâce à des superordinateurs, ils ont mis en évidence que l'énergie de la corde s'est montrée insuffisante pour briser toutes les couches de la cage, rendant impossible une éjection de bulle magnétique.

La torsion élevée de la corde a néanmoins déclenché une instabilité et la destruction partielle de la cage, permettant tout de même l'émission de rayonnements puissants qui ont entraîné des perturbations terrestres.

La nouvelle méthode permet donc de suivre une éruption quelques heures avant sa naissance.

Le modèle mis au point par l’équipe française est ainsi capable de prévoir l'énergie maximale qui peut être libérée par la zone du Soleil concernée. Dans le cas de l’éruption de 2014, ce modèle a montré qu’une énorme éjection de plasma se serait produite si la cage avait été moins résistante.

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre).

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