Des chercheurs de l’université du Colorado (États-Unis) ont observé sur une jeune étoile semblable au Soleil, une éjection de masse coronale phénoménale. © Ulia Koltyrina, Adobe Stock
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Cette étoile envoie un signal d’alarme à la vie sur Terre

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Des éjections de masse coronale, les astronomes en ont observé beaucoup sur notre Soleil depuis les années 1970. Aujourd'hui, ils rapportent avoir pu étudier le phénomène sur une autre étoile, une sorte de petite sœur de la nôtre. EK Draconis leur a offert un spectacle époustouflant. Comme une fenêtre ouverte sur le passé de notre Système solaire mais aussi un avertissement pour la vie sur Terre.

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[EN VIDÉO] Solar Orbiter offre différents points de vue sur une éjection de masse coronale  Les éjections de masse coronale (EMC) sont des phénomènes violents. Et les 12 et 13 février 2021, trois instruments de la mission Solar Orbiter — une mission de la Nasa et de l’Agence spatiale européenne (ESA) — ont immortalisé l’une d’entre elles pour la première fois, à la fois sur des vues rapprochées et plus larges. L’Extreme Ultraviolet Imager (EUI) permet d’abord de découvrir la partie intérieure de la couronne solaire. Le coronographe Metis, en bloquant la lumière de la surface du Soleil, offre ensuite une vue sur la couronne externe. Pour finir, le Solar Orbiter Heliospheric Imager (SoloHI) montre le vent solaire en capturant la lumière diffusée par ses électrons. © Solar Orbiter/ Équipe EUI/ Équipe Metis/ Équipe SoloHI/ ESA & Nasa 

Notre Soleil, nous le savons, a parfois des réactions violentes. De brutales éruptions. Ce que les astronomes appellent des éjections de masse coronale (CME). Des nuages magnétisés de particules extrêmement chaudes et énergétiques projetés à travers le Système solaire à des vitesses dépassant les mille kilomètres par seconde. Le phénomène peut avoir des effets sur notre Terre et nos sociétés. Il peut être à l'origine de merveilleuses aurores polaires. Mais aussi, toucher nos satellites, perturber nos réseaux électriques ou encore nos systèmes de communication. Certains imaginent même les CME capables de provoquer un black-out du réseau Internet.

En 2019, des astrophysiciens de l'université du Colorado (États-Unis) avaient montré que les jeunes étoiles semblables à notre Soleil subissent une multitude de ces sortes de super éruptions stellaires. Des dizaines, voire des centaines de fois plus puissantes que celles que nous connaissons à notre Étoile. Le résultat, notamment, d'une vitesse de rotation encore importante compte tenu de leur jeune âge. Et comme les éjections de masse coronale se produisent généralement juste après de grosses éruptions, les astronomes se demandaient depuis si ces super éruptions stellaires pourraient être à l'origine de super CME.

À l'aide du satellite Transiting Exoplanet Survey (Tess) de la Nasa et du télescope Seimei de l'université de Tokyo, pendant plusieurs mois, les chercheurs de l’université du Colorado ont cette fois observé, à une centaine d'années-lumière de notre Terre, une étoile en particulier : EK Draconis. Parce qu'elle est très semblable, en taille et en masse à notre Soleil. Elle n'est toutefois âgée que de 100 millions d'années. Une toute petite sœur, en somme, pour notre Étoile, vieille déjà de quelque 4,5 milliards d'années.

Un regard sur le passé… et le futur ?

En avril 2020, ils ont enfin surpris une super éruption sur EK Draconis. Et, à peine une demi-heure plus tard, ils ont été témoins d'une colossale éjection de masse coronale. Un nuage de plasma de plusieurs milliards de kilogrammes. Plus de dix fois plus que la CME la plus importante jamais enregistrée sur n'importe quelle autre étoile semblable à la nôtre. Avec des particules se déplaçant à plus de 1,5 million de kilomètres par heure.

La découverte suggère que notre Soleil a pu, par le passé, être lui aussi à l'origine de telles CME extrêmement violentes. Aux débuts de notre Système solaire, notamment. De quoi, peut-être, mieux comprendre certaines de ces caractéristiques d'aujourd'hui. Comme le fait que l'atmosphère de Mars soit réduite à son plus strict minimum après avoir été plus épaisse à une période de son évolution.

Les astronomes avancent également que ce type d'événement majeur pourrait toujours se produire sur notre Soleil. Avec le risque, cette fois, de porter atteinte non plus seulement à la structure de nos sociétés, mais peut-être aussi plus directement aux êtres vivants sur notre Planète. Heureusement, comme les super éruptions stellaires, de telles éjections de masse coronale sont probablement très rares -- à l'échelle humaine en tout cas puisque les chercheurs s'attendent à une super éruption pouvant menacer notre Terre tous les 10.000 ans environ, même si certains les imaginent plus fréquentes -- pour une étoile de l'âge de la nôtre.

Pour en savoir plus

Soleil : de gigantesques éruptions solaires d'ici 100 ans ?

Les éruptions de notre Soleil et les super-éruptions se déroulant sur une autre étoile (KIC 9655129) pourraient avoir bien plus de points communs que prévu. Les processus à l'origine seraient en effet les mêmes. Si des super-éruptions venaient à se produire sur notre Soleil, elles pourraient être mille fois plus puissantes que les éruptions les plus redoutables jamais enregistrées. Et, bien sûr, elles seraient dévastatrices pour notre monde, dépendant des réseaux électriques et des satellites.

Article de Xavier Demeersman paru le 18/11/2019

Illustration d’un déchaînement d’éruptions sur une étoile de type naine rouge. © Nasa, ESA, D. Player (STScI)

Le Soleil pourrait-il produire des éruptions très violentes qui seraient des centaines, voire des milliers de fois plus redoutables que les plus puissantes observées lors de ses derniers cycles d'activité de 11 ans ? Les astronomes aimeraient beaucoup le savoir car, en effet, un tél événement aurait, à n'en pas douter, de graves conséquences sur nos sociétés (ultra)connectées et très dépendantes de l'électricité. Outre que les astronautes devraient alors s'enfuir au plus vite -- ou du moins se mettre à l'abri --, nombre de satellites -- et ils sont de plus en plus nombreux en orbite -- seront endommagés ou anéantis.

Et cela ne s'arrêtera pas là : sur Terre où le ciel se sera embrasé d'aurores spectaculaires -- ce sera magnifique ! --, une grande partie des réseaux électriques sera dévastée, avec toutes les retombées que l'on peut imaginer dans le monde entier.

Bref, ce serait une catastrophe globale et nous ne sommes vraiment pas prêts à l'affronter, alertent les scientifiques. Des rapports en effet ont déjà signalé aux divers gouvernements le coût très élevé qu'aurait un tel phénomène. Cela est sans doute déjà arrivé dans l'histoire de l'humanité mais jusque-là, les technologies et les sociétés n'en ont pas souffert. Aujourd'hui, à l'ère du « tout numérique », c'est une tout autre histoire. Qu'on se rassure quand même : la Terre ne s'arrêtera pas de tourner.

Gros plan sur une éruption solaire observée par le satellite SDO le 31 août 2012. © Nasa, DSFC, SDO

Une super-éruption solaire tous les 10.000 ans ?

Alors, cela va-t-il arriver bientôt ? Les chercheurs aimeraient donc bien pouvoir nous dire quand mais c'est encore impossible. Toutefois, la recherche avance. En s'appuyant sur les données collectées par feu le satellite Kepler -- célèbre chasseur d'exoplanètes observant la luminosité des étoiles--, sur des étoiles célibataires et similaires à notre Soleil (en taille, masse, âge, composition etc.), ils présentent dans leur article publié en mai dans The Astrophysical Journal, une meilleure évaluation de la fréquence de ce type d'événement.

Sans surprise, les jeunes étoiles qui tournent plus vite sur elles-mêmes sont celles qui sont (et fréquemment) les plus déchaînées : les super-éruptions peuvent survenir une à deux fois chaque semaine. Ce qui était sans doute le cas pour le Soleil, il y a environ 4,6 milliards d'années. Maintenant, avec le temps, il est beaucoup plus calme du fait du ralentissement de sa rotation. Néanmoins, les puissantes éruptions ne s'arrêtent pas pour autant. La bonne nouvelle est qu'elles sont quand même plus rares.

D'après les statistiques qui se réfèrent à la quarantaine de soleils que Kepler a espionnée, on peut en effet en redouter tous les 2.000 à 3.000 ans. Et comme 30 à 50 % d'entre elles sont susceptibles de se diriger vers la Terre et de butter dans son champ magnétique, cela fait grimper le risque à une occurence de super-éruption tous les 10.000 ans en moyenne.

« Notre étude montre que les super-éruptions sont des événements rares, a écrit l'auteur principal, Yuta Notsu, de l'université du Colorado. Mais il est possible que nous puissions vivre un tel événement dans les 100 prochaines années ». Qui sait ? cela fait peut-être dix millénaires qu'il n'y en pas eu... Et peut-être que l'événement de Carrington, en 1859, a été provoqué par une super-éruption. Comme nous ne savons pas quand aura lieu la prochaine, il serait sage et avisé de prendre la menace au sérieux, soulignent les chercheurs.


Le Soleil pourrait produire des éruptions mille fois plus puissantes

Article de Xavier Demeersman publié le 13 décembre 2015

Les éruptions de notre Soleil et les superéruptions se déroulant sur une autre étoile (KIC 9655129) pourraient bien avoir plus de points communs que prévu. Les processus à l'origine seraient en effet les mêmes. Si des superéruptions venaient à se produire sur notre Soleil, elles pourraient être mille fois plus puissantes que les éruptions les plus redoutables jamais enregistrées et, bien sûr, elles seraient dévastatrices pour notre monde, dépendant des réseaux électriques et des satellites.

Grâce aux satellites d'observation solaire en continu Soho (qui vient de fêter ses 20 ans), Hinode, Stereo A et B et SDO, nous sommes passés depuis la fin du XXe siècle d'un astre du jour en apparence statique à une étoile dynamique, animée d'éruptions solaires et d'éjections de masse coronale (CME) qui, parfois, peuvent être dévastatrices. En juillet 2012, par exemple, notre planète a échappé de justesse à un intense flux de protons qui, s'est inquiétée la Nasa, aurait pu causer des dégâts matériels en chaîne très importants dans le monde entier, étant donné notre dépendance croissante aux réseaux électriques et aux services rendus par les satellites. Trois ans après, nous n'en serions sans doute pas encore remis, selon une étude. Le coût total de ce type d'évènements a été estimé à quelque 2.000 milliards de dollars. C'est pourquoi prévoir les sursauts d'activité qui peuvent affecter la magnétosphère terrestre deux à trois jours plus tard est devenu un enjeu pris très au sérieux par de nombreux pays, les États-Unis en tête. Le satellite DSCOVR envoyé sur le point de Lagrange n° 1, entre la Terre et le Soleil, a justement pour première mission de nous avertir en priorité d'une éventuelle bourrasque de plasma se précipitant dans notre direction, outre d'observer en permanence la face éclairée de notre biosphère et ses changements.

Comme on vient de le voir, les CME peuvent être redoutables et de grosses voire de très grosses éruptions solaires, dont l'énergie ne serait pas équivalente à des bombes de 100 millions de mégatonnes mais plutôt de 100 milliards de mégatonnes, pourraient avoir lieu... Certes, rien de tel n'a été observé dans l'histoire moderne mais trois chercheurs de l'université de Warwick estiment dans un article publié dans The Astrophysical Journal Letters que cela pourrait se produire à l'instar des superéruptions qu'ils ont étudiées sur l'étoile KIC 9655129. « Heureusement, il est extrêmement peu probable que les conditions nécessaires à une superéruption se produisent sur le Soleil», rassure Chloë Pugh du Centre for Fusion, Space and Astrophysics, de l'université de Warwick (Royaume-Uni), qui a dirigé ces recherches en se basant sur les observations précédentes de l'activité solaire.

À gauche : illustration du Soleil dans une phase tranquille. À droite : une superéruption jaillit du Soleil. © University of Warwick, Ronald Warmington

Superéruptions stellaires et éruptions solaires : une même physique ?

Mais est-ce la même physique sous-jacente qui se cache derrière les superéruptions de l'étoile KIC 9655129 et les éruptions du Soleil ? KIC 9655129 (à ne pasconfondre avecKIC 8462852)est une étoile affichant des baisses de luminosité étudiées par Kepler, satellite qui recherche des exoplanètes lorsqu'elles passent devant l'étoile. Pour cettebinaire à éclipse, les changements de luminosité n'indiquent pas de petits compagnons planétaires ; ils sont directement imputables à ses puissantes éruptions. Puisqu'il n'est pas rare d'en observer sur des étoiles qui ressemblent à la nôtre, l'équipe qui s'y est intéressée de très près s'est donc demandée si la physique qui sous-tend ces phénomènes est la même que pour les éruptions de notre Soleil.

Chloë Pugh fait référence à la sismologie coronale qui étudie le comportement du plasma dans la couronne solaire d'autres étoiles avec l'aide de la magnétohydrodynamique (MHD). « Les éruptions solaires couramment observées consistent en une série d'impulsions qui se produisent régulièrement, explique-t-elle. Souvent, ces pulsations ressemblent à des vagues, avec une longueur d'onde relative aux diverses propriétés de la région de l'étoile qui produit l'éruption ». Certaines superposent et accumulent plusieurs vagues, ce qui se traduit par une périodicité visible dans les superéruptions, ce qui est plutôt en accord avec ce que produisent les éruptions, plus modestes, de notre Soleil.

Le Soleil, masqué ici par le coronographe Lasco C3 de Soho, exulte, dispersant un intense vent solaire (CME) après une puissante éruption en direction de la Terre classée X 1.6. Cela s’est produit le 10 septembre 2014. Voir la vidéo ici (29 Mo). © Nasa, Esa, Soho

En analysant les courbes de luminosité de KIC 9655129 qui montent en flèche, les chercheurs ont pu voir des petits pics tout le long de la pente descendante. Des pulsations quasi périodiques ou QPP (Quasi-Periodic Pulsations). Deux périodicités ont été mises en évidence avec confiance via des « techniques appelées analyse des vaguelettes et la modélisation de Monte-Carlo afin d'évaluer la périodicité et la signification statistique de ces QPP. 78 mn et 32 mn respectivement, indique Anne-Marie Broomhall, coauteure de l'article. Les propriétés des périodicités, comme leurs temps de décroissance, impliquent qu'elles sont indépendantes ». La seule explication possible est que ces pulsations sont créées par des oscillations magnétohydrodynamique, phénomène régulièrement observé pour les éruptions solaires.

« Ce résultat est par conséquent une indication que les mêmes processus physiques sont à l'œuvre à la fois pour les éruptions solaires et les superéruptions stellaires. » Voilà qui soutient l'hypothèse que notre douce étoile est finalement capable de produire elle aussi des superéruptions. Heureusement, cela semble rare.

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