Bon nombre de ce que nous prenons pour des boucles coronales à la surface du Soleil ne seraient qu’illusion
Nous connaissons tous l’image du soleil. Une boule orange vif avec des jets de feu éjectés des milliers de kilomètres dans l’espace avec des températures dépassant le million de degrés. Cependant, une nouvelle étude du National Center for Atmospheric Research (NCAR/ États-Unis) remet en question l’existence même des boucles coronales.
Image d’entête : boucles coronales apparentes observées par la sonde TRACE (Transition Region And Coronal Explorer) de la NASA. (NASA/ TRACE)
L’étude révèle qu’il pourrait s’agir d’illusions d’optique. Si les chercheurs ont pu localiser certaines des boucles coronales qu’ils recherchaient, ils ont également découvert que, dans de nombreux cas, ce qui semble être des boucles dans les images du Soleil pourrait en fait être des plis de plasma brillant dans l’atmosphère solaire. Lorsque les couches de plasma brillant se replient sur elles-mêmes, les rides ressemblent à de fines lignes brillantes, imitant l’aspect de brins de plasma distincts et autonomes.
Pour Anna Malanushenko, scientifique au National Center for Atmospheric Research (NCAR/ États-Unis), qui a dirigé l’étude :
J’ai passé toute ma carrière à étudier les boucles coronales. J’étais ravie que cette simulation me donne l’occasion de les étudier plus en détail. Je ne m’attendais pas à cela. Lorsque j’ai vu les résultats, mon cerveau a explosé. C’est un paradigme entièrement nouveau pour comprendre l’atmosphère du Soleil.
On trouve des boucles coronales autour des taches solaires et dans les régions actives du Soleil. Ces structures sont associées aux lignes de champ magnétique fermées qui relient les régions attractives de la surface solaire. De nombreuses boucles coronales durent des jours ou des semaines, mais la plupart se déplacent assez rapidement. L’hypothèse de leur existence est normale pour les scientifiques, car elle correspond à la compréhension la plus élémentaire du magnétisme.
Ces résultats, qui ont été baptisés l’hypothèse du « voile coronal », pourraient avoir d’importantes implications pour la recherche solaire. Ces boucles coronales sont utilisées depuis des décennies comme moyen de recueillir des informations sur la densité, la température et d’autres caractéristiques physiques de l’atmosphère solaire.
Selon Malanushenko :
Cette étude nous rappelle, en tant que scientifiques, que nous devons toujours remettre en question nos hypothèses et que notre intuition peut parfois jouer contre nous.
La recherche s’est appuyée sur une simulation 3D réaliste de la couronne solaire produite par MURaM, un modèle magnétohydrodynamique radiatif qui a été étendu pour reproduire la couronne solaire dans le cadre des travaux menés par le NCAR il y a plusieurs années. Le modèle a permis aux chercheurs de découper la couronne en sections distinctes afin d’isoler les boucles coronales individuelles.
A partir de l’étude : les images a à d, et f, sont des images de l’instrument Atmospheric Imaging Assembly (AIA) de la sonde Solar Dynamics Observatory (SDO) qui mettent en évidence une partie particulière d’une boucle coronale. E est une image de la simulation MURaM. ( Malanushenko et col./ Astrophysical Journal)
Comme il existe un champ magnétique important dans le Soleil, l’existence de lignes de champ magnétique qui pourraient piéger une ligne de plasma entre elles et créer des boucles semble être l’explication évidente. Et en fait, la nouvelle étude confirme que de telles boucles existent probablement.
Toutefois, les boucles observées sur le Soleil ne se sont jamais vraiment comportées exactement comme elles le devraient, compte tenu des connaissances sur les aimants. Par exemple, les scientifiques supposent que les lignes du champ magnétique solaire s’étendent à mesure qu’elles s’élèvent dans la couronne. Par conséquent, le plasma piégé entre les lignes de champ devrait également s’étendre entre les limites, créant ainsi des boucles plus épaisses et plus sombres. Mais les images du Soleil ne montrent pas cela. Elles montrent plutôt le contraire. Les boucles les plus éloignées apparaissent toujours fines et brillantes.
La possibilité que ces boucles soient plutôt des rides dans un voile coronal permet d’expliquer ce phénomène et d’autres incohérences par rapport aux attentes des scientifiques concernant les boucles coronales. Elle remet également en question de nouveaux mystères tels que ce qui détermine la forme et l’épaisseur des plis et combien de boucles apparentes dans les images du Soleil sont en fait de véritables boucles, et combien sont des illusions d’optique.
Pour la première fois, le groupe de recherche a également pu capturer la totalité de la durée de vie d’une éruption solaire, de l’accumulation d’énergie sous la surface solaire à l’émergence de l’éruption à la surface, et enfin à la libération ardente d’énergie.
Pour Malanushenko, afin d’évaluer le nombre de boucles coronales qui sont en fait des illusions optiques, il faudra poursuivre les observations qui sondent la couronne et mettre au point de nouvelles techniques d’analyse des données, ajoutant :
Nous savons que la conception de telles techniques serait extrêmement difficile, mais cette étude démontre que la façon dont nous interprétons actuellement les observations du Soleil pourraient ne pas nous permettre de réellement comprendre la physique de notre étoile.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : The Coronal Veil et présentée sur le site du National Center for Atmospheric Research : A solar illusion: Coronal loops may not be what they seem.