Mystérieux soleil

Notre étoile n’est pas une simple boule de feu. C’est un astre complexe, que nous connaissons de mieux en mieux, mais qui garde quelques secrets.

Que d’activité dans et autour de notre soleil. Il possède une atmosphère, parcourue par des champs magnétiques intenses. Et il éjecte en permanence des particules jusqu’aux confins du système solaire, que l’on appelle le vent solaire. C’est même ce vent solaire et son champ magnétique qui définissent les frontières du système solaire, qui va bien au-delà de Pluton.

Eruptions solaires

Cette activité du soleil n’est pas immuable. Elle suit un cycle d’environ 11 à 13 ans, avec des périodes très intenses, suivies de périodes plus calmes. On l’observe notamment grâce à l’apparition de taches solaires, qui sont le signe de champs magnétiques très concentrés. Les éruptions solaires sont une autre manifestation de l’activité de notre étoile : ces explosions dans l’atmosphère du soleil libèrent très rapidement une énergie colossale. « Ce sont des phénomènes très impressionnants, s’enthousiasme Miho Janvier, astronome adjointe à l’Institut d’astrophysique spatiale à l’université Paris-XI à Orsay. Cependant, les mécanismes des éruptions solaires  ainsi que la raison des cycles solaires et leur évolution dans le temps restent énigmatique. »

Pour mieux comprendre notre étoile, les astrophysiciens multiplient les observations. Tout d’abord, ils analysent tous les rayonnements qui nous parviennent sur Terre : rayons X, ultraviolet, visible, radio…. Mais certaines gammes de longueur d’onde sont réfléchies et/ou absorbées par l’atmosphère terrestre, et des missions spatiales sont donc nécessaires pour les détecter. D’autre part, les sondes spatiales peuvent collecter des données du vent solaire, comme de véritables stations météo spatiales. Mais l’espace est tellement vaste que ces données ne sont qu’une goutte d’eau.

Millions de degrés

Enfin, les éclipses de soleil permettent d’observer la couronne solaire. Les astrophysiciens ont remarqué qu’elle était formée par des particules fortement ionisées, dont certaines nécessitent des températures de l’ordre du million de degrés pour les ioniser ainsi. « Ce sont des températures énormes, alors que la surface du soleil n’est « que » de 6 000 degrés, souligne la chercheuse. Même si nous avons des théories, on ne comprend pas encore clairement quels sont les véritables mécanismes qui permettent une température si élevée de la couronne. »

Autre question en suspens : l’origine des éruptions solaires. Les astrophysiciens savent qu’elles ont un lien avec les taches solaires, mais doivent encore comprendre comment l’énergie magnétique de ces taches se dissipe aussi rapidement lors des éruptions solaires. C’est d’autant plus important que ces éruptions ont des conséquences concrètes pour nous : elles éjectent des particules de très haute énergie, ainsi que des structures magnétisées qui se propagent dans le système solaire et peuvent atteindre les planètes. Cela crée de magnifiques aurores boréales, mais aussi des problèmes sur nos satellites et nos réseaux électriques.

Vers une météo solaire

L’objectif pour les chercheurs serait de prédire ces éruptions solaires et leur conséquences sur les planètes du système solaire, donc de créer une véritable « météo solaire » capable d’avertir des prochains orages géomagnétiques, et d’anticiper leurs conséquences sur Terre. « Mais l’atmosphère du soleil est très peu dense, et il est donc difficile de voir comment les champs magnétiques s’y structurent », constate Miho Janvier.

Les chercheurs mettent donc beaucoup d’espoir dans les futures missions d’observation de notre étoile, comme Solar Orbiter, dont le lancement est prévu par l’Agence Spatiale Européenne en février 2020, qui observera le lien entre le Soleil et son environnement proche, ainsi que les pôles du soleil. Parallèlement, ils travaillent d’arrache pied pour améliorer leurs modèles théoriques du soleil. « Mais pour mener à bien ces recherches, ils nous faut comprendre la physique  à différentes échelles, depuis les particules jusqu’à des distances Soleil-Terre, décrit la chercheuse. Cela demande de grosses capacités de calcul sur ordinateur pour prendre en compte tous ces mécanismes. »

Comprendre notre soleil, c’est aussi le comparer à d’autres étoiles. On commence aujourd’hui à collecter des informations sur leur champ magnétique, et l’on s’aperçoit qu’il existe une grande diversité d’étoiles. Certaines sont beaucoup plus actives que le soleil, d’autres tournent beaucoup plus vite, d’autres encore ont des cycles plus courts de 2-3 ans… Ressemblent-elles au soleil lorsqu’il était plus jeune ? Cela nous permettrait de retracer l’histoire de notre étoile.