Notre héliosphère ressemblerait à ça ! © Merav Opher et al., Université de Boston

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Voici à quoi ressemble l'héliosphère, la bulle créée par le Soleil qui protège le Système solaire

ActualitéClassé sous :Astronomie , STEREO , Voyager 1

Jusqu'à présent, les modèles définissant l'héliosphère supposaient qu'elle était façonnée par des particules chargées aux caractéristiques semblables. Mais des chercheurs avancent aujourd'hui une hypothèse différente. Avec pour résultat, une héliosphère présentant une forme étrange, comme un ballon de plage dégonflé.

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Les planètes de notre Système solaire sont toutes prises dans une sorte de bulle protectrice que les astronomes appellent l'héliosphère. Elle est produite par l'interaction entre les particules provenant de l'extérieur de notre Système solaire et le vent solaire, ce flux de plasma éjecté par notre étoile à des vitesses supersoniques. Elle correspond ainsi en quelque sorte à la zone d'influence de notre Soleil. Cette bulle nous protège de l'espace interstellaire. Et s'ils ont un temps pensé que sa forme pourrait rappeler celle d'une comète - avec une sorte de tête d'un côté et de queue de l'autre - les chercheurs lui imaginent aujourd'hui une tout autre allure.

En 2015, les données recueillies par Voyager 1 - la mission de la Nasa, qui avait franchi la limite de l’héliosphère en août 2012 - avaient déjà battu en brèche l'idée de la forme de comète de notre héliosphère. Un nouveau modèle informatique avait alors suggéré que l'héliosphère pourrait plus ressembler à un croissant de Lune. En 2017, de nouvelles données avaient continué de semer le trouble. Celles renvoyées par la mission Cassini et qui orientaient plutôt vers une forme plus compacte et sphérique de ballon de plage.

Cette fois, les chercheurs de l'université de Boston (États-Unis) proposent un modèle qui pourrait réconcilier ces deux dernières visions de l'héliosphère. Ils avancent que notre bulle protectrice aurait une forme de ballon de plage dégonflé ou de croissant bulbeux.

Ici, l’image classique que l’on se fait de notre héliosphère avec une forme qui rappelle celle d’une comète. © Yapa, Wikipédia, Domaine public

Comme un ballon dégonflé

Ce qui différencie le nouveau modèle proposé des autres, c'est qu'il décompose les particules chargées qui circulent dans notre Système solaire en deux catégories : celles issues du vent solaire d'une part et celles qui ont pénétré la bulle de l'héliosphère sous une forme électriquement neutre d'autre part. Car New Horizons avait révélé que ces dernières peuvent atteindre des températures des milliers de fois supérieures à celles des particules du vent solaire. En modélisant séparément la température, la densité et la vitesse de ces deux groupes de particules, les chercheurs ont révélé leur influence démesurée sur la forme de l'héliosphère.

Ceci étant dit, ils précisent que la forme en question est à relativiser en fonction de la manière dont les limites de l'héliosphère sont définies. Un peu comme une image en niveau de gris que vous transformeriez en image en noir et blanc. Son rendu dépendrait fortement de la ligne de démarcation fixée entre le noir et le blanc.

Une mission interstellaire pour y voir plus clair

Les chercheurs estiment que seule une mission lancée à la périphérie de cette héliosphère pourrait désormais permettre de connaître avec une plus grande précision la forme de cette bulle. Seules les missions Voyager ont pour l'heure franchi cette limite. Et ils sont équipés d'instruments qui ont plus de 40 ans. En analysant les particules qui pénètrent notre héliosphère, une mission interstellaire plus récente pourrait aider à définir son rôle dans l'apparition de la vie sur Terre. Et peut-être sur d'autres planètes...

  • L’héliosphère, c’est une bulle qui nous protège des agressions de particules interstellaires.
  • Les chercheurs ont longtemps pensé que sa forme ressemblait à celle d’une comète.
  • Aujourd’hui, ils avancent qu’elle pourrait plutôt avoir la forme d’un ballon de plage dégonflé.
Pour en savoir plus

Structure de l'héliosphère : Stereo donne raison aux sondes Voyager

Aux confins du système solaire, les deux sondes Voyager ont mis en évidence une déformation de l'héliosphère. Les deux sondes jumelles du Solar Terrestrial Relations Observatory, ou Stereo, viennent de le confirmer, réalisant une sorte de sondage tirant parti d'un flux d'atomes neutres enregistré par leurs capteurs.

Article de Laurent Sacco paru le 04/07/2008

Une vue d'artiste des sondes de la mission Stereo. Crédit : Cnes

Ces dernières années, les sondes Voyager qui nous en avaient déjà tant appris sur notre système solaire, ont continué à enrichir la connaissance de l'humanité en rejoignant certaines des limites de l’héliosphère. On appelle ainsi cette sorte de bulle que le vent de particules produit par le Soleil crée au sein du milieu interstellaire. Sa limite extérieure, l'héliopause, se forme là où la puissance du vent solaire n'est plus suffisante pour repousser le milieu interstellaire, constitué des vents stellaires provenant des astres proches et des nuages d'hydrogène, d'hélium et de poussières.

Au bord de l'héliosphère se trouve une limite appelée choc terminal où le flux de particules de vent solaire, qui se comporte comme un fluide, subit, à cause du milieu interstellaire, une transition brutale des vitesses supersoniques à des valeurs subsoniques. La couche entre le choc terminal (termination shock en anglais) et l'héliopause a quant à elle reçu le nom de l'héliogaine (heliosheath en anglais).

Figure 1. Cliquez pour agrandir. Un schéma montrant les différentes composantes de l'héliosphère en rose au contact du milieu interstellaire en bleu. Crédit : Nasa

La distance au Soleil de l'héliogaine est d'environ 80 à 100 unités astronomiques (UA) à son point le plus proche. Apparemment, l'héliogaine a une forme de chevelure de comète, dans la direction opposée au mouvement du Soleil dans la Galaxie (figure 1). Son épaisseur est estimée à entre 10 et 100 UA.

En effet, comme certains s'y attendaient, mais ce fut tout de même une surprise, la forme de l'héliosphère n'est pas sphérique. Les sondes Voyager 1 et Voyager 2, après avoir traversé la zone du choc terminal, ont montré que l'héliopause se trouvait à différentes distances du Soleil (figure 2). Il semble que cette forme soit due aux lignes de champs magnétiques de la Voie Lactée qui sculptent le plasma de l'héliosphère, et probablement aussi au déplacement du Soleil dans la Galaxie.

Figure 2. Schéma montrant la structure de l'héliosphère, les positions des sondes Voyager et Stereo. Crédit : University of California, Berkeley; L. Wang

De façon inattendue, les deux sondes Stereo, lancées en 2006 pour obtenir des images stéréo de la surface du Soleil et pour mesurer les champs magnétiques et les flux d'ions associés à des explosions solaires, ont détecté de juin à octobre 2007 un flux d'atomes neutres énergétiques originaires de l'héliogaine. Cela a permis de donner du poids à certaines théories avancées pour expliquer des observations surprenantes faites par les sondes Voyager.

En effet, la température du plasma dans l'héliogaine était beaucoup plus froide que ce que l'on pensait car l'énergie dissipée par les particules du vent solaire ralentissant brutalement au niveau de la zone du choc terminal aurait dû la chauffer fortement. Où était donc passée l'énergie manquante ?

Une explication avancée est que les ions énergétiques manquants de l'héliogaine deviendraient neutres en échangeant leur charge avec les atomes neutres froids du milieu interstellaire. N'étant plus soumis aux champs magnétiques, ils reflueraient en direction du Soleil. Les énergies des atomes neutres détectés par les capteurs de Stereo semblent bel est bien permettre de rendre compte précisément du déficit détecté par les sondes Voyager. Un phénomène analogue est connu dans le système solaire au niveau des magnétosphères de Jupiter et de la Terre.

Un bilan sur ces questions liées à la structure de l'héliosphère découverte par les sondes Voyager vient d'être réalisé dans plusieurs articles publiés dans le numéro du 3 juillet de Nature.

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