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Éruptions et éjections de masse coronale

Dossier - À la découverte de l'atmosphère solaire
DossierClassé sous :Astronomie , soleil , activité solaire

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Les entrailles du Soleil sont inaccessibles et il est difficile d’observer sa surface avec une bonne résolution. Les chercheurs utilisent donc des expériences numériques pour expliquer les phénomènes qui se déroulent au cœur de son atmosphère. Découvrez les événements solaires et leur simulation dans ce dossier.

  
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Les éruptions sont les phénomènes les plus violents qui ont lieu dans le Système solaire. En quelques dizaines de minutes, près d'un milliard de tonnes de matière solaire sont expulsées dans l'espace interplanétaire à une vitesse de l'ordre de 1.000 kilomètres par seconde. Cela correspond plus ou moins à pouvoir déplacer en une seconde l'ensemble de l'humanité, de Lille à Marseille.

Ejections de masse coronale. © NASA Goddard Space Flight Center, Wikimedia commons, CC by 2.0

Ces éjections de matière coronale sont observées essentiellement à l'aide des coronographes situés à bord des satellites d'observation du Soleil. Ils créent de petites éclipses artificielles afin d'observer ce qui s'échappe de notre astre.

La figure (et l'animation) ci-dessous combine des observations d'un de ces coronographes (en rouge) avec des images du disque solaire (en jaune). Une éjection de masse coronale apparaît à droite (large structure blanche s'écartant du Soleil) : en quelques dizaines de minutes, la matière est propulsée à plusieurs rayons solaires de distance.

L'atmosphère solaire a été observée par le satellite SDO (en jaune) et l’espace interplanétaire proche (en rouge) par le satellite Soho (par coronographie) lors d’une éjection de masse coronale (l’immense structure blanche éjectée vers la droite). © SDO, Nasa, Soho, Esa

Impact des éjections de masse coronale sur la Terre

Les éjections de masse coronale sont les structures qui peuvent impacter le plus l'environnement de la Terre. De ce fait, une grande partie des recherches actuelles en physique des relations Soleil-Terre cherchent à comprendre comment ces structures sont générées et comment elles se déplacent dans le Système solaire.

Elles correspondent à d'immenses tubes de champ magnétique qui se situaient initialement dans l'atmosphère solaire, la plupart du temps au niveau des régions actives solaires. De même que pour les jets, c'est la reconnexion magnétique qui permet d'expliquer le déclenchement de ces évènements. La configuration magnétique est néanmoins plus complexe, et doit expliquer l'apparition et l'éjection de grands tubes magnétiques.


Simulation numérique d’une éjection de masse coronale. Les lignes colorées tracent le champ magnétique. © Adapté de Lynch et al.The Astrophysical Journal, 2008

Origine des éjections de masse coronale

La simulation ci-dessus a été réalisée par Ben Lynch de l'université de Californie à Berkeley. Elle a été faite sur les calculateurs du département de la Défense américain. Au niveau de la surface solaire (en gris), un tube magnétique se forme et est éventuellement expulsé au loin.

Cette simulation est un exemple parmi d'autres de simulation tridimensionnelle solaire. C'est un domaine très actif, et il en existe de nombreuses autres. Le déclenchement de ces éjections de masse coronale est un problème majeur de physique solaire qui n'est toujours pas résolu. Nous ne savons pas ce qui déclenche exactement l'éruption solaire : est-ce une instabilité de la géométrie du champ magnétique ou bien une évolution catastrophique au niveau du site de reconnexion magnétique ? Les débats dans la communauté scientifique sont vifs !