Surprise à la surface du Soleil

Le télescope solaire Daniel K.

Inouye, situé à Hawaï, a capté les images les plus précises jamais réalisées de la photosphère du Soleil, la fine couche de son atmosphère d’où s’échappe la lumière visible.

Ces images révèlent un paysage inédit : des dizaines de tourbillons et de fines rayures déforment les bordures des zones magnétiques à la surface de l’étoile.

Ces structures, observées pour la première fois à cette échelle, sont associées à un phénomène appelé instabilité de Kelvin-Helmholtz (IKH).

Ce dernier se produit lorsque deux fluides glissent l’un contre l’autre à des vitesses différentes, créant des ondulations caractéristiques, similaires à des vagues océaniques.

L’astrophysicien David Kuridze, de l’Observatoire solaire américain (NSO), et une équipe internationale de chercheurs allemands et sud-coréens ont confirmé la présence de ce phénomène sur le Soleil grâce à des observations combinées à des simulations informatiques.

Cette découverte, publiée dans la revue Nature, marque une avancée majeure pour comprendre la dynamique du plasma solaire.

L’instabilité de Kelvin-Helmholtz (IKH) est un phénomène classique en dynamique des fluides, observé par exemple lorsque le vent souffle sur une surface d’eau, créant des motifs en forme de vagues.

Sur le Soleil, elle se manifeste par des tourbillons et des striations sombres ultrafines le long des frontières magnétiques de la photosphère.

Ces structures jouent un rôle clé dans le transfert d’énergie et la génération de chaleur.

En effet, l’atmosphère externe du Soleil, appelée couronne, atteint des températures bien plus élevées (plusieurs millions de degrés) que sa surface (environ 5 500 °C).

La présence d’IKH explique en partie ce phénomène, car elle permet de mieux comprendre comment l’énergie magnétique s’accumule et se déplace dans la photosphère, contribuant ainsi à chauffer la couronne.

Les chercheurs soulignent que ces observations ouvrent la voie à une meilleure compréhension des mécanismes énergétiques du Soleil.

Les zones magnétiques où se forment les tourbillons et les striations sont également à l’origine des éruptions solaires et des éjections de masse coronale.

Ces phénomènes se produisent lorsque l’énergie magnétique accumulée dans la photosphère est soudainement libérée, projetant des bulles de plasma et de champ magnétique dans l’espace.

Ces bulles, qui mettent entre quelques heures et quelques jours pour atteindre la Terre, peuvent provoquer des orages géomagnétiques.

Ces derniers perturbent les infrastructures humaines, notamment les réseaux électriques, les satellites, le GPS et les communications.

Par exemple, le 10 mai 2023, une éruption solaire a été capturée par la NASA, projetant plusieurs nuages de plasma vers notre planète.

Comprendre les mécanismes à l’œuvre dans la photosphère permet donc d’améliorer les modèles de prévision de ces tempêtes solaires, essentiels pour anticiper leurs impacts sur Terre.

Jusqu’à présent, les modèles de météo spatiale permettaient de prédire avec une certaine précision le déclenchement des tempêtes solaires, mais leur fiabilité restait limitée.

Grâce aux images ultra-précises du télescope Daniel K.

Inouye, les scientifiques espèrent passer d’une approche réactive à une approche prédictive.

En analysant les vortex et les striations associées à l’instabilité de Kelvin-Helmholtz, ils pourront affiner leurs modèles et anticiper les éruptions solaires plusieurs heures, voire plusieurs jours, avant qu’elles ne se produisent.

L’équipe de David Kuridze travaille actuellement à développer des programmes informatiques capables de repérer et d’étudier automatiquement ces structures.

Une telle avancée permettrait de mettre en mode sécurité les réseaux de communication plus rapidement, réduisant ainsi les risques de perturbations majeures sur Terre.

Le Soleil est une étoile composée de plusieurs couches, chacune jouant un rôle spécifique dans son fonctionnement.

La photosphère, d’une épaisseur d’environ 200 kilomètres, est la couche la plus interne de son atmosphère et émet la quasi-totalité de la lumière visible depuis la Terre.

Elle est suivie par la chromosphère, puis par la couronne, la couche la plus externe qui forme un halo lumineux visible lors des éclipses totales.

Au cœur du Soleil se trouve le noyau, où se produit la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium, générant toute l’énergie de l’étoile.

Cette énergie traverse ensuite deux zones : la zone radiative, où elle se déplace lentement sous forme de photons, et la zone convective, où la chaleur est transportée par des mouvements de matière bouillonnante (les gaz chauds montent, les gaz refroidis redescendent).

La photosphère, où l’instabilité de Kelvin-Helmholtz a été observée, est donc une interface cruciale entre l’intérieur et l’extérieur du Soleil.