Phénomène mystérieux découvert en 2015, Steve se dévoile aux astronomes

Steve. En 2017, les réseaux sociauxréseaux sociaux ne parlaient plus que de lui. Ce phénomène céleste étrange semblable à une aurore boréaleaurore boréale -- en apparence au moins -- dont les premières occurrences ont été relevées par des scientifiques citoyens dès 2015. Un ruban violet souligné par une structure verte en forme de clôture à piquets.

Ce sont aujourd'hui de nouveaux détails observés sur cette structure verte qui pourraient rapprocher les astronomes de la résolutionrésolution du mystère Steve. De minuscules petites stries horizontales qu'ils imaginent pouvoir correspondre à des points de lumièrelumière en mouvementmouvement qui seraient simplement étirés sur les images par un effet de flou de mouvement. Une hypothèse étayée, selon eux, par le fait que la pointe d'une strie s'aligne sur une image avec sa queue sur l'image suivante.

Ces stries, en principe, ne devraient pas pouvoir être formées par les gerbes d'électronsélectrons responsables des aurores boréales. « Je ne suis pas encore tout à fait sûr de quoi que ce soit concernant ce phénomène », confie Joshua Semeter, professeur à l'Université de Boston, dans un communiqué de la Nasa. « Car sur d'autres séquences, il semble qu'il y ait une structure en forme de tube qui persiste d'une image à l'autre. Et celle-ci ne se conforme pas à une source ponctuelle en mouvement. »

Des scientifiques citoyens ont attiré l’attention des astronomes sur des stries horizontales à la base des piquets de clôtures observés sur le phénomène Steve. Elles laissent penser que Steve n’est pas une sorte d’aurore boréale. © J. Semester et al., AGU Advances 2020

La contribution des scientifiques citoyens

« Ces émissionsémissions proviennent de mécanismes que nous ne comprenons pas encore pleinement », reconnaît le chercheur. Mais précisons tout de même les pistes que pensent désormais tenir les scientifiques. Ainsi les émissions violettes de Steve résultent probablement de mouvements d'ionsions positifs à une vitesse supersonique.

Les électrons existant dans ce plasmaplasma sont plus légers. Leurs trajectoires apparaissent plus chaotiques. Ils peuvent de fait former de petits vortexvortex sur les bords du flux de plasma, sous le ruban violet. Des tourbillonstourbillons qui excitent des poches d'oxygèneoxygène, les allumant de vert. Par des mesures radar, les scientifiques savent que ce genre de phénomènes de turbulenceturbulence existe. Mais ils n'en ont jamais observé de signature optique. Dans le cas de Steve, toutefois, les flux pourraient se révéler tellement extrêmes qu'ils deviendraient visibles.

Même si les astronomesastronomes espèrent que des observations satellites pourront désormais éclairer la question, nul doute qu'ils n'oublieront pas la contribution des scientifiques citoyens. « Ils ont attiré notre attention sur le phénomène. Ils voient les choses différemment des chercheurs. Plus librement », note Elizabeth MacDonald, chercheur à la NasaNasa. Pour capturer ce nouveau mouvement, typiquement, ils se sont autorisés des expositions plus courtes. « Juste pour la beauté du moment », commente Neil Zeller, astrophotographe amateur, tout en promettant de continuer à examiner ses images pour aider à faire progresser la science.

Steve : on en sait plus sur cet étrange phénomène céleste

Au premier regardregard, on pourrait le prendre pour une banale aurore boréale. Mais Steve s'avère être un phénomène céleste bien plus étrange encore. Des astronomes sont parvenus à en apprendre un peu plus grâce à des clichés pris par des amateurs.

Article de Nathalie MayerNathalie Mayer paru le 03/12/2019

Steve, un étrange phénomène céleste a illuminé les réseaux sociaux en 2017. Des astronomes canadiens ont étudié des photographies amateurs du phénomène pour en apprendre un peu plus. © Janis Smith Photography, ESA

« Montre-le-nous, ton truc bizarre. » C'est ce que propose VerneVerne, la tortuetortue, à Zamy, l'écureuilécureuil. La scène se joue dans « Nos voisins, les hommes », un film d'animation sorti en 2006. Jamais de leur vie ces petits animaux qui vivent au-delà des limites de nos jardins n'ont vu pareille chose. Une gigantesque barrière verte - une simple haiehaie, en réalité - qui se dresse devant eux. Alors, ils décident de l'appeler... Steve !

Steve - acronyme également de Strong thermal emission velocity enhancement - comme cet étrange phénomène céleste qui a fait le buzz sur les réseaux sociaux en 2017. Une structure lumineuse composée d'un ruban mauve semblable aux classiques aurores boréales - même si le phénomène se produit bien trop au sud. Et accompagnée d'une autre structure verte rappelant la forme d'une palissade. Un ensemble dont les astronomes peinent encore à expliquer l'origine.

Pour en apprendre un peu plus, les chercheurs ont croisé des observations faites au sol et des données fournies par la mission Swarm - une mission de l'Agence spatiale européenne (ESAESA) destinée à étudier le champ magnétique de la Terre. Steve se composerait en fait d'un flux de particules atomiques extrêmement chaudes et en mouvement rapide.

Steve garde toujours une part de mystère

Récemment, des astronomes, de l'université de la Saskatchewan et de Calgary (Canada) notamment, se sont tournés vers un groupe de chasseurs d'aurores boréales amateurs, les Alberta AuroraAurora Chasers, afin d'obtenir des photos de Steve prises simultanément en deux lieux séparés de centaines de kilomètres et sous deux angles différents. Grâce aux étoilesétoiles en arrière-plan, celles-ci ont pu être orientées avec précision.

Les chercheurs en ont déduit les altitudes auxquelles se jouent ces phénomènes. Entre 130 et 270 kilomètres pour la partie mauve de Steve et entre 95 et 150 kilomètres concernant les lueurs vertes - avec des « piquets de palissade » espacés de 15 à 25 kilomètres. Les deux s'alignant sur des lignes de champ magnétiquechamp magnétique similaires.

Des valeurs qui semblent cohérentes avec l'idée que la structure verte accompagnant Steve soit causée par une précipitation d'électrons. Concernant la partie mauve du phénomène, elle pourrait en effet être causée par des « fleuves » de particules chargées qui entrent en collision dans l'ionosphèreionosphère de la TerreTerre. Mais les chercheurs estiment qu'une réaction chimiluminescente encore inconnue pourrait être à l'origine de la naissance de ce phénomène.

Steve : on connaît l’origine de ce mystérieux faisceau violet des aurores polaires

Un ruban mauve et, à sa racine, une palissade verte. C'est ainsi que se manifeste Steve, un phénomène lumineux naturel qui rivalise de beauté avec les aurores boréales mais que les chercheurs peinaient à expliquer. Peut-être parce qu'il est en fait le résultat de la combinaison de deux phénomènes distincts.

Article de Nathalie Mayer paru le 04/05/2019

Des chercheurs proposent une explication aux apparitions de Steve. Il correspondrait à la combinaison de deux phénomènes distincts. © AGU

En 2017, Steve a fait le buzz sur les réseaux sociaux. Steve, pour Strong thermal emission velocity enhancement. C'est ainsi que les chercheurs ont affectueusement surnommé cet intrigant phénomène lumineux. Intrigant, car il s'observe dans des régions bien plus au sud que celles dans lesquelles se forment traditionnellement les aurores boréales. Et il se décompose, d'une part en un ruban mauve -- rosé ou rouge parfois -- et d'autre part, en une structure lumineuse verte qui rappelle la forme d'une palissade.

L'année dernière, des chercheurs avaient établi que le phénomène -- contrairement aux aurores boréales -- ne résultait pas d'une interaction entre des atomesatomes de la haute atmosphère de la Terre et des particules chargées issues de la magnétosphèremagnétosphère. Pourtant, Steve semble vouloir apparaître essentiellement lorsque surviennent des tempêtestempêtes magnétiques.

Aujourd'hui, une nouvelle étude, basée sur des données satellites et sur des clichés de Steve, révèle que le ruban et la palissade qui constituent Steve se révèlent être en réalité des manifestations de deux phénomènes distincts. La structure lumineuse verte, tout d'abord, semble bien se rapprocher d'une aurore boréale. « Même si elle se produit en dehors de la zone aurorale, remarque Bea Gallardo-Lacourt, physicienne à l'université de Calgary (Canada). C'est une situation unique. »

Les physiciens estiment que les citoyens scientifiques ont joué un rôle majeur dans leurs travaux. Ils leur ont en effet fourni une base de données riche et précise sur laquelle appuyer leurs recherches. © AGU

Comme une ampoule à incandescence

Lorsque des ondes à haute fréquencefréquence transitent de la magnétosphère à l'ionosphère terrestre, des électrons peuvent se voir excités et ainsi éjectés de la magnétosphère. Ils créent alors le fameux motif en forme de palissade. Et le fait que le phénomène s'observe simultanément dans les deux hémisphères corrobore bien l'hypothèse selon laquelle sa source est à chercher à des milliers de kilomètres de la Terre.

Le mécanisme à l'origine du ruban mauve qui constitue la seconde caractéristique de Steve serait, quant à lui, très différent. « Dans les aurores boréales, il y a précipitation de particules. Ici, ce n'est pas le cas », explique Bea Gallardo-Lacourt. Des mesures réalisées sur les champs électriqueschamps électriques et magnétiques de la magnétosphère terrestre ont permis de montrer ce qui se cache derrière le phénomène.

À l'origine : un « fleuve » de particules chargées qui entrent en collision dans l'ionosphère de la Terre. De quoi provoquer un échauffement et l'émission de la fameuse lueur mauve. Un peu comme lorsque l'électricité chauffe le filament d'une ampoule à incandescence jusqu'à le faire briller. Mais certains mystères demeurent toujours, comme le fait que Steve semble ne jamais faire d'apparition entre octobre et février et qu'il s'accompagne toujours d'aurores boréales.

Que cache Steve, le mystérieux faisceau violet des aurores boréales ?

Il y a quelques mois, des chasseurs d'aurores boréales ont capturé dans le ciel un phénomène supposé rare qui avait alors été improprement qualifié d' « arc de protonsprotons », et affectueusement baptisé « Steve ». Aujourd'hui, des chercheurs en proposent une explication.

Article de Nathalie Mayer paru le 24/04/2017

Le phénomène Steve, photographié — ici au Canada (Kakwa, Alberta) le 29 juillet 2016 — par des chasseurs d’aurores boréales, intriguait les chercheurs. Ils ont peut-être aujourd’hui démêlé le mystère grâce aux données de la mission Swarm. © Catalin Tapardel, Alberta Aurora Chasers, via Facebook

En parcourant des photos publiées sur FacebookFacebook par des chasseurs d'aurores boréales, Eric Donovan, chercheur à l'université de Calgary (Canada), est tombé sur des images surprenantes : celles d'une traînée de lumière aux tons violets. Cette traînée lumineuse, les amateurs du groupe l'ont baptisée « Steve » et prise pour un arc de protons. « À tort », affirme Eric Donovan.

En effet, depuis, le chercheur canadien et ses collègues ont croisé ces photos et les données de la mission Swarm (ESA) -- celle-ci est constituée de trois satellites destinés à l'étude des sources du champ magnétique terrestre. « La survenue de Steve coïncide avec des modifications très nettes du champ électrique local », souligne Eric Donovan. Il a pu être enregistré un saut de température de pas moins de 3.000 °C à quelque 300 kilomètres d'altitude et un ruban de gazgaz de 26 kilomètres de large s'écoulant vers l'ouest à environ 6 km par seconde alors que les vitesses des gaz avoisinants tournaient autour des 10 km par seconde.

Le mystérieux faisceau lumineux Steve a été photographié à de multiples reprises, en divers endroits. Ici, le 2 mars 2017, au-dessus du Coal Lake (Canada). © Stacey Lemay, Alberta Aurora Chasers, via Facebook

Steve, un phénomène pas si rare

Les aurores boréales constituent un splendide spectacle. Certes, mais pourquoi intéressent-elles les chercheurs ? Eh bien, sachez que pour les scientifiques, étudier les aurores boréales permet de mieux comprendre les interactions entre le champ magnétique terrestrechamp magnétique terrestre et les particules chargées qui nous parviennent du SoleilSoleil, comme celles qui composent le vent solaire.

Finalement, le phénomène Steve s'avère remarquablement... commun ! Il n'avait simplement jamais encore été observé ni étudié. C'est désormais chose faite -- même s'il reste encore quelques détails à éclaircir -- grâce, d'une part, à une armée de chasseurs d'aurores boréales de plus en plus organisée et, d'autre part, à des données satellite de plus en plus complètes.