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Des fractales dans le vent solaire !

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Le cosmos est un gigantesque laboratoire où l'on peut observer des "expériences" très difficilement réalisables sur Terre, voire impossibles. Depuis longtemps déjà, les astrophysiciens étudient les plasmas solaires dans l'espoir d'en apprendre plus sur le comportement des gaz ionisés à haute température dans un champ magnétique. Là se trouve peut être les clés de la fusion thermonucléaire contrôlée par confinement magnétique. C'est dans cette optique que travaillent les chercheurs de l'University of Warwick's Centre for Fusion, Space and Astrophysics. Un groupe d'entre eux vient de découvrir que le vent solaire se met à avoir une structure fractale à chaque maximum d'activité du Soleil tous les 11 ans.

Structure fractale décrivant l'ensemble de Julia (Crédit : Brendan Beagon).

Les fractales sont des structures mathématiques possédant de fascinantes propriétés géométriques qui sont invariantes par changement d'échelle. C'est le mathématicien français Benoit Mandelbrot qui a été un des premiers à suggérer que ces étonnantes structures, qui étaient au départ des curiosités mathématiques comme la courbe de Von Koch ou les poussières de Cantor, soient en fait très fréquentes dans la nature.

Sandra Chapman (Crédit : Université de Warwick).

Sandra Chapman et ses collègues de l'Université de Warwick viennent de mettre en évidence, dans les variations temporelles de la densité d'énergie magnétique dans le vent solaire, des lois qui sont une signature caractéristique d'une structure fractale. Celle-ci est particulièrement nette lorsque le Soleil présente un pic d'activité tous les 11 ans et que le nombre de taches solaires et d'éruptions chromosphériques à sa surface est à son maximum. La couronne solaire est alors plutôt agitée et turbulente et le champ magnétique de notre étoile devient plus fort et plus complexe dans l'emmêlement de ses lignes de champ.

A l'inverse, lorsque l'activité est à son minimum et que le champ magnétique est plus faible et plus stable, la signature disparaît. Cela impliquerait une relation directe entre les phénomènes magnétiques de la magnétohydrodynamique (MHD) solaire et cette structure. Les chercheurs espèrent ainsi mieux comprendre les conditions de stabilité d'un plasma dans un champ magnétique, ce qui aurait des conséquences aussi bien dans l'amélioration des prévisions de la météo solaire que dans la maîtrise de la fusion par confinement magnétique.

De fait, les chercheurs de l'University of Warwick's Centre for Fusion, Space and Astrophysics collaborent étroitement avec ceux du programme de recherche sur la fusion, EURATOM/UKAEA, pour mesurer et comprendre les fluctuations dans le plasma de l'expérience MAST (Mega Amp Spherical Tokamak). Il s'agit ici d'un programme où l'on cherche à maîtriser la turbulence des plasmas non pas dans un tokamak de forme torique mais de forme sphérique. Les chercheurs espèrent aussi se rapprocher de la solution définitive de l'énigme du chauffage de la couronne solaire.