De mystérieuses vagues de magnétisme pourraient expliquer pourquoi l'atmosphère du soleil est plus chaude que ce que les physiciens pensaient possible

Jun 16, 2023

La couronne solaire est 200 fois plus chaude que sa surface, défiant les modèles de corps stellaires. Aujourd’hui, ce casse-tête vieux de 80 ans a peut-être enfin une solution.

Les ondes magnétiques à haute fréquence traversant le Soleil pourraient expliquer pourquoi la température de l'atmosphère de notre étoile est 200 fois plus chaude que celle de sa surface.

La température de la haute atmosphère du Soleil, appelée couronne, peut monter jusqu'à plus de 2 millions de degrés Fahrenheit (1,1 million de degrés Celsius), tandis qu'à 1 000 milles (1 600 kilomètres) plus près du noyau, la photosphère – la surface visible du soleil – mijote. à une température relativement réfrigérée de 10 000 F (5 500 C).

Ce problème d'échauffement coronaire provient de la principale source de chaleur du soleil, à savoir la fusion nucléaire qui se produit en son cœur. Les modèles stellaires suggèrent que les régions plus éloignées du noyau devraient connaître des baisses de température – ce que la couronne défie en étant plus chaude que la photosphère sous-jacente. C’est comme s’éloigner d’un feu et constater que l’air devient plus chaud.

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que les phénomènes magnétiques pourraient jouer un rôle en aidant la haute atmosphère solaire à maintenir des températures élevées qui défient la physique. Désormais, les observations d'oscillations petites et rapides dans les structures magnétiques de la couronne par le vaisseau spatial Solar Orbiter de l'Agence spatiale européenne (ESA) pourraient enfin déterminer exactement ce qui réchauffe la couronne.

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"Au cours des 80 dernières années, les astrophysiciens ont tenté de résoudre ce problème et maintenant de plus en plus de preuves apparaissent que la couronne peut être chauffée par des ondes magnétiques", a déclaré Tom Van Doorsselaere, astrophysicien des plasmas à l'université KU Leuven en Belgique, dans un communiqué. déclaration. Van Doorsselaere est co-auteur d'un nouvel article détaillant la recherche, publié le 17 juillet dans Astrophysical Journal Letters.

Bien qu’elle soit beaucoup plus chaude que la photosphère, la couronne est toujours lavée par la lumière de la photosphère sous-jacente. Cela signifie que l’observer depuis la Terre nécessite d’attendre une éclipse lunaire, au cours de laquelle le disque de la lune bloque la photosphère, ou d’utiliser un équipement spécialisé qui reproduit l’effet.

Depuis sa position à environ 42 millions de kilomètres du soleil, le Solar Orbiter n’a aucun problème de ce type. Le vaisseau spatial de l'ESA peut utiliser son télescope Extreme Ultraviolet Imager (EUI) exploité par l'Observatoire royal de Belgique (ROB) pour créer des images de la couronne solaire avec une résolution sans précédent.

Le vaisseau spatial, observant actuellement la face cachée du soleil de notre point de vue ici sur Terre, et l'imageur plein soleil d'EUI et son imageur haute résolution ont repéré les petites ondes magnétiques traversant le plasma, un gaz chaud et brûlant de particules chargées qui compose notre étoile, le 12 octobre 2022.

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Après que l'EUI ait révélé ces nouvelles oscillations rapides à petite échelle, l'équipe a voulu savoir si elles contribuaient plus d'énergie au chauffage coronaire que les oscillations plus lentes et à basse fréquence découvertes précédemment. Pour étudier cela, l’équipe a mené une méta-analyse de plusieurs études solaires antérieures.

De cette analyse, les scientifiques ont conclu que les oscillations à haute fréquence fournissent effectivement beaucoup plus d’énergie pour le chauffage de la couronne que leurs homologues plus lentes.

Pour confirmer le lien entre le chauffage coronal et les ondes magnétiques à haute fréquence, les scientifiques continueront d'observer l'atmosphère extérieure du Soleil avec le Solar Orbiter et ses instruments.

"Puisque ses résultats indiquent un rôle clé pour les oscillations rapides dans le chauffage coronaire, nous consacrerons une grande partie de notre attention au défi de la découverte d'ondes magnétiques de plus haute fréquence avec l'EUI", a déclaré David Berghmans, chercheur au ROB et chercheur principal de l'EUI, dans le communiqué.