La fin de l'énigme du chauffage de la couronne solaire ?

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Si l’on en croit un groupe de chercheurs américains, belges et norvégiens, les ondes d’Alfvén, observées depuis quelques années dans la couronne solaire par les satellites Hinode et SDO, sont suffisamment puissantes pour résoudre entièrement le mystère de son chauffage.

Depuis très longtemps, les physiciens solaires étaient confrontés à une grande énigme, tellement étrange qu'à première vue on pouvait croire que l'atmosphère du Soleil violait le second principe de la thermodynamique qui veut que la chaleur se propage toujours spontanément d’un corps chaud à un corps froid !

La température de la surface du Soleil est d'environ 6.000 kelvins, mais la température de sa couronne est, elle, de plus de 2.000.000 de kelvins. Pour avoir la mesure de la stupéfaction qui a saisi les astrophysiciens quand ils ont mesuré ces températures, il suffit de se dire que c'est comme si l'on découvrait subitement qu’il est possible de faire bouillir de l'eau en mettant une casserole sur un bloc de glace !

Plusieurs chercheurs se sont attaqués à cette énigme, comme le grand astrophysicien français Evry Schatzman qui a influencé André Brahic. La solution de cet épineux problème de la physique solaire devait passer par la magnétohydrodynamique des plasmas. Plusieurs mécanismes ont été proposés mais ce sont les observations qui ont permis de lentement rassembler des pièces du puzzle. Il y a par exemple eu celles du satellite Hinode et des chercheurs du National Center for Atmospheric Research, qui toutes pointaient en direction d’un rôle important joué par les ondes d’Alfvén, oscillations apparaissant dans un plasma plongé dans un champ magnétique et affectant à la fois les particules et le champ.

Dans cette image, la surface du Soleil est en bas, et au-dessus, de nombreuses structures s'étendent horizontalement. Ce sont des poches de plasma froid le long des lignes de champ magnétique dans la couronne. Lorsque leur mouvement a été analysé, on a constaté que ces poches fluctuaient de haut en bas. Ce phénomène est une manifestation des ondes d'Alfvén : des vibrations qui sont générées le long des lignes de champ magnétique qui oscillent. C’est grâce à ces poches de plasma froid que l’on a pu identifier la dynamique des invisibles lignes de champ magnétique à l’aide du télescope solaire optique (Sot) à bord de Hinode. © Japan Aerospace Exploration Agency/YouTube

Aujourd’hui, Scott McIntosh du National Center for Atmospheric Research (NCAR) vient de publier avec ses collègues un article dans Nature (donné en lien plus bas) dans lequel les chercheurs pensent qu’ils ont bel et bien trouvé la clé de l’énigme.

Le bon bilan d'énergie

D’après eux, les observations conduites à l’aide du Solar Dynamics Observatory (SDO) montrent que certaines des ondes d’Alfvén, qui se propagent le long des lignes de champ magnétique de la surface du Soleil à l’intérieur de sa couronne, ont des amplitudes de vibrations de l’ordre de 20 km/s. Précédemment, en 2007, des amplitudes de l’ordre de 0,5 km/s avaient été mesurées, ce qui était insuffisant pour qu’un transfert d’énergie soit susceptible d’entretenir les hautes températures de la couronne solaire.

Surtout, les observations montrent que les ondes d’Alfvén sont en synergie avec des spicules (des jets de gaz éphémères s'élevant à grande vitesse de la surface du Soleil, découverts par Angelo Secchi 1877 à l'Observatoire du Vatican) atteignant les températures coronales.

Si le bilan d’énergie semble être le bon, il reste cependant à vérifier cette hypothèse en calculant tous les détails du mécanisme de chauffage à l’ordinateur. Ce que l’on ne sait pas encore vraiment faire pour le moment.

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