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Le mystère de la couronne solaire enfin résolu grâce au satellite Hinode ?

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Le satellite Hinode, "lever de Soleil" en Japonais, continue à fournir des images et des données scientifiques sur la surface du Soleil d'une qualité inégalée jusque là. Le but principal de Hinode est d'étudier en détails les interactions entre le champ magnétique du Soleil et les différentes couches de son atmosphère. Les dernières observations accréditent certaines des hypothèses avancées pour expliquer le mystère du chauffage de la couronne solaire.

Détails de la surface du Soleil fournis par Hinode.
Image du Soleil fournie par Hinode ( Crédit : NASA).

Hinode, le nouveau nom pour l'ancienne mission Solar B, a été lancé le 23 septembre 2006. Le flot ininterrompu d'images à haute résolution qu'il a fourni aux astrophysiciens solaires depuis lors est en train d'avoir un impact sur la physique solaire comparable à celui du télescope Hubble sur l'astrophysique et la cosmologie.

Il dispose pour cela de trois instruments principaux, deux télescopes, l'un optique et l'autre pour les rayons X, et enfin un spectromètre pour l'ultraviolet lointain. Cela permet de coordonner les mesures effectuées en ce qui concerne les changements dans la structure du champ magnétique à l'intérieur de l'atmosphère du Soleil et le bouillonnement turbulent du plasma s'étendant de sa surface jusqu'à l'espace interplanétaire proche. Cela inclut donc la surface visible, la photosphère, et aussi la couronne.

Or, c'est précisément à ce niveau que se trouve une des grandes énigmes de la physique solaire, tellement étrange qu'à première vue on pourrait croire que l'atmosphère du Soleil viole le second principe de la thermodynamique ! La température de la surface du Soleil est d'environ 6000 °K, mais la température de la couronne est, elle, de plus de 2 000 000 °K . C'est comme si l'on faisait bouillir de l'eau en mettant une casserole sur un bloc de glace !

Diagramme d'évolution de la température dans l'atmosphère du Soleil (Crédit : LESIA).

Un tel défi théorique n'a pas manqué de mobiliser des générations d'astrophysiciens et l'hypothèse la plus souvent retenue fait intervenir la théorie de la turbulence dans le cadre de la magnétohydrodynamique. Plus précisément, on parle de reconnexions des lignes de champs magnétiques. La torsion des lignes de champs provoquerait une concentration d'énergie magnétique, un peu comme l'accumulation d'énergie dans un élastique tordu. L'emmêlement complexe des lignes de champs se dénouerait brutalement, pour atteindre une configuration plus stable, et l'énergie libérée se communiquerait rapidement aux particules du plasma en les accélérant. Le résultat final, outre de produire des éruptions solaires et des éjections de masse coronale (CME), serait de chauffer la couronne aux grandes températures mises en évidence en 1943 par l'astronome suédois Bengt Edlen.

Justement, d'après Alan Title, l'un des scientifiques de la mission, professeur à l'Université Stanford « Les images de Hinode sont des preuves irréfutables que les processus en liaison avec le champ magnétique sont contrôlés par la turbulence du plasma, et sont à l'œuvre à toutes les échelles et partout dans l'atmosphère du Soleil ». Leon Golub, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics affirme de plus que « Les théoriciens avaient suggéré que des champs magnétiques tordus et enroulés de façon très complexes par la turbulence existaient. Avec Hinode nous pouvons les voir clairement pour la première fois ! »

Toutefois, il termine en indiquant que « Nous avons observé des phénomènes nouveaux et complètement inattendus. Tout ce que nous pensions à propos de ce que nous verrions avec les images en rayons X de Hinode doit être revu. »

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