La région la plus froide du soleil stocke le secret pour chauffer la couronne à des millions de degrés

Une équipe internationale de scientifiques a une nouvelle réponse à la question – communément appelée problème de chauffage coronal du Soleil – avec de nouvelles données d’observation obtenues avec le télescope solaire Goode (GST) de 1,6 mètre à l’observatoire solaire Big Bear (BBSO), exploité par le Centre de recherche solaire terrestre (CSTR) du NJIT.

Dans une étude publiée dans Astronomie naturelledes chercheurs ont dévoilé la découverte d’une énergie ondulatoire intense provenant d’une région de plasma relativement froide, sombre et fortement magnétisée sur le Soleil, capable de traverser l’atmosphère solaire et de maintenir des températures d’un million de degrés Kelvin à l’intérieur de la couronne.

Les chercheurs affirment que cette découverte est la dernière clé pour élucider une foule de mystères liés à l’étoile la plus proche de la Terre.

“Le problème du chauffage coronal est l’un des plus grands mystères de la recherche en physique solaire. Il existe depuis près d’un siècle”, a déclaré Wenda Cao, directrice du BBSO et professeur de physique au NJIT, co-auteur de l’étude. “Avec cette étude, nous avons de nouvelles réponses à ce problème, qui peut être la clé pour démêler de nombreuses questions confuses sur le transport et la dissipation de l’énergie dans l’atmosphère solaire, ainsi que sur la nature de la météo spatiale.”

En utilisant les capacités d’imagerie uniques de GST, l’équipe dirigée par Yuan Ding a pu initialement capturer les oscillations transversales dans la région la plus sombre et la plus froide du Soleil, appelée l’ombre des taches solaires.

De telles régions de taches solaires sombres peuvent se former car le champ magnétique puissant de l’étoile supprime la conduction thermique et entrave l’apport d’énergie de l’intérieur le plus chaud à la surface visible (ou photosphère), où les températures atteignent environ 5 000 degrés Celsius.

Pour enquêter, l’équipe a mesuré l’activité liée à de nombreuses caractéristiques sombres détectées dans une tache solaire active enregistrée le 14 juillet 2015 par le GST de BBSO – y compris les mouvements transversaux oscillatoires des fibrilles de plasma dans l’ombre de la tache solaire dans laquelle le champ magnétique est plus de 6 000 fois plus fort que celui de la Terre.

“Les fibrilles apparaissent comme des structures en forme de cône avec une hauteur typique de 500 à 1 000 km et une largeur d’environ 100 km”, a expliqué Vasyl Yurchyshyn, professeur de recherche NJIT-CSTR en héliophysique et chercheur principal au BBSO. “Leur durée de vie varie de deux à trois minutes et ils ont tendance à réapparaître au même endroit dans les parties les plus sombres de l’ombre, là où les champs magnétiques sont les plus forts.”

“Ces fibrilles dynamiques sombres avaient été observées dans l’ombre des taches solaires pendant longtemps, mais pour la première fois, notre équipe a pu détecter leurs oscillations latérales qui sont des manifestations d’ondes rapides”, a déclaré Cao. “Ces ondes transversales persistantes et omniprésentes dans des fibrilles fortement magnétisées apportent de l’énergie vers le haut à travers des conduits magnétiques allongés verticalement et contribuent au réchauffement de la haute atmosphère du Soleil.”

Grâce à une simulation numérique de ces ondes, l’équipe estime que l’énergie transportée pourrait être jusqu’à des milliers de fois plus forte que les pertes d’énergie dans le plasma de la région active de la haute atmosphère du Soleil – dissipant l’énergie jusqu’à quatre ordres de grandeur plus forte que le taux de chauffage nécessaire pour maintenir les températures fulgurantes du plasma dans la couronne.

“Diverses ondes ont été détectées partout sur le Soleil, mais généralement leur énergie est trop faible pour pouvoir chauffer la couronne”, a déclaré Yurchyshyn. “Les ondes rapides détectées dans l’ombre des taches solaires sont une source d’énergie persistante et efficace qui peut être responsable du chauffage de la couronne au-dessus des taches solaires.”

Pour l’instant, les chercheurs affirment que les nouvelles découvertes révolutionnent non seulement notre vision de l’ombre des taches solaires, mais offrent une autre étape importante dans l’avancement de la compréhension des physiciens des processus de transport d’énergie et du réchauffement de la couronne solaire.

Cependant, des questions sur le problème de chauffage coronal persistent.

“Bien que ces découvertes soient un pas en avant vers la résolution du mystère, le flux d’énergie sortant des taches solaires peut n’être responsable que du chauffage de ces boucles qui sont enracinées dans les taches solaires”, a déclaré Cao. “Pendant ce temps, il existe d’autres régions sans taches solaires associées à des boucles coronales chaudes qui attendent toujours d’être expliquées. Nous nous attendons à ce que GST/BBSO continue à fournir les preuves d’observation de la plus haute résolution pour percer davantage les mystères de notre étoile.”