Les scientifiques découvrent l’origine du champ magnétique solaire

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Des boucles de plasma s'enroulent autour du soleil le long des lignes de champ magnétique. Crédits : Eduardo Schaberger Poupeau

Des scientifiques ont fait une découverte qui pourrait révolutionner notre compréhension des phénomènes solaires et améliorer les prévisions des tempêtes solaires. Des simulations informatiques complexes révèlent en effet que le champ magnétique du Soleil provient d’instabilités du plasma dans les couches externes de la surface solaire plutôt que des profondeurs comme on le croyait auparavant.

Le mystère du magnétisme solaire

Le Soleil, une gigantesque boule de plasma, crée des champs magnétiques puissants grâce aux mouvements tourbillonnants de ses ions chargés. La zone de convection où se produisent ces mouvements comprend le tiers supérieur du rayon du Soleil et s’étend de la surface à environ 200 000 kilomètres en dessous. Les lignes de champ magnétique ne pouvant se croiser, elles se nouent parfois avant de se briser soudainement, déclenchant des éruptions solaires ou des éjections de masse coronale (CME). Lorsqu’elles se dirigent vers la Terre, ces CME peuvent provoquer des tempêtes géomagnétiques.

Cependant, l’origine exacte du magnétisme solaire restait un mystère. Les chercheurs avaient précédemment tenté de le comprendre à l’aide de simulations informatiques 3D, mais ces modèles, qui nécessitent des millions d’heures sur des installations de calcul intensif, étaient souvent trop simplistes.

L’héliosismologie : une nouvelle approche

Pour cette nouvelle étude, des chercheurs se sont tournés vers une méthode appelée héliosismologie. Ce domaine scientifique utilise les vibrations observées à la surface du Soleil pour comprendre ce qui se passe à l’intérieur de notre étoile. C’est un peu comme écouter les échos dans une grotte pour en déduire la taille et la forme de la grotte elle-même.

En utilisant des algorithmes sophistiqués basés sur ces vibrations, les chercheurs ont créé un modèle informatique du Soleil. Ce modèle a révélé que les variations du flux de plasma (le gaz extrêmement chaud et ionisé qui compose cet astre) dans les 5 à 10 % les plus externes de sa surface correspondaient étroitement aux champs magnétiques que nous pouvons observer depuis la Terre.

Ce flux de plasma est comparable à des courants d’eau tourbillonnant dans un fleuve. Ces mouvements créent des champs magnétiques puissants. Traditionnellement, on pensait que ces champs magnétiques provenaient de couches plus profondes. Cependant, lorsque les chercheurs ont intégré les effets des couches plus profondes dans leur simulation, l’image résultante était floue et ne correspondait pas aux observations réelles. En d’autres termes, les champs magnétiques que nous observons semblent être générés beaucoup plus près de la surface qu’on ne le pensait.

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Crédits : dzika_mrowka / iStock

Quelles implications et perspectives ?

Keaton Burns, un chercheur impliqué dans l’étude, explique que des phénomènes visibles comme la couronne solaire (la couche extérieure visible lors des éclipses solaires), les taches solaires (zones sombres sur la surface) et les éruptions solaires (explosions soudaines de rayonnement) sont tous liés au champ magnétique du Soleil.

En développant davantage leur modèle, les chercheurs espèrent ainsi pouvoir prédire plus précisément les tempêtes solaires. Cela pourrait nous donner une meilleure chance de préparer et de protéger nos infrastructures, comme les satellites, les réseaux électriques et les communications, contre leurs effets potentiellement dévastateurs. En somme, cette découverte pourrait non seulement approfondir notre compréhension de notre étoile, mais aussi améliorer notre capacité à nous défendre contre les aléas de l’espace.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Nature.