Héliosphère : ce à quoi pourrait ressembler “le champ de force” du système solaire

Chaque planète de notre système solaire, y compris la nôtre, est enfermée dans une bulle de vent solaire, qui émane de notre Soleil à des vitesses supersoniques.

Les particules qui composent ce vent créent un champ magnétique invisible, qui nous protège du reste de l’espace interstellaire. Depuis des décennies, les astronomes analysent ce système de rayonnement et de magnétisme connu sous le nom d’héliosphère, en cartographiant ses limites pour tenter de comprendre à quoi il ressemble.

Image d’entête : ce à quoi pourrait ressembler l’héliosphère, la taille et la forme du « champ de force » magnétique qui protège notre système solaire des rayons cosmiques mortels, selon cette nouvelle étude. (Merav Opher et coll./ Nature Astronomy)

Un nouveau modèle élaboré en collaboration par des experts de plusieurs universités différentes suggère maintenant qu’il s’agit d’un étrange amalgame de presque toutes nos théories.

Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont pensé que l’héliosphère ressemblait davantage à une comète ou à une manche à air, avec une extrémité arrondie et une queue traînante à une autre extrémité. C’est ainsi qu’elle est généralement représentée, mais ces dernières années, deux autres formes semblent plus probables.

En 2015, les données de la sonde spatiale Voyager 1 suggéraient qu’il y avait deux queues, ce qui faisait ressembler l’héliosphère à un étrange croissant. Deux ans plus tard, les données de la mission Cassini ont suggéré que nous devrions renoncer à l’idée de queues, et que l’héliosphère ressemblerait davantage à un ballon de plage géant.

(Précédente) Représentation de l’héliosphère et la position des sondes Voyager. (NASA/ JPL)

Selon Tom Krimigis, qui a mené des expériences sur Cassini et Voyager :

On n’accepte pas facilement ce genre de changement. Toute la communauté scientifique qui travaille dans ce domaine a supposé pendant plus de 55 ans que l’héliosphère avait une queue de comète.

Aujourd’hui, il se peut que nous devions à nouveau revoir nos hypothèses, car si le nouveau modèle est correct, l’héliosphère pourrait très bien avoir la forme d’un ballon de plage dégonflé et d’un croissant gonflé, cela dépend simplement de l’endroit et de la façon dont vous définissez la limite.

On pense que l’héliosphère s’étend plus de deux fois plus loin que Pluton, le vent solaire poussant constamment contre la matière interstellaire, nous protégeant des particules chargées qui pourraient autrement déchiqueter notre système solaire. Mais déterminer où se trouve cette limite revient à essayer de déterminer quelle nuance de gris doit distinguer le noir du blanc.

En utilisant les données de la sonde spatiale New Horizons, qui explore maintenant au-delà de Pluton, les astronomes ont trouvé un moyen de distinguer les deux côtés.

Au lieu de supposer que les particules chargées sont toutes les mêmes, le nouveau modèle les décompose en deux groupes : les particules chargées provenant du vent solaire et les particules neutres dérivant dans le système solaire.

Contrairement aux particules chargées de l’espace interstellaire, ces « ions de captage » neutres, désignés pickup ions, peuvent facilement se glisser dans l’héliosphère, avant que leurs électrons ne soient arrachés.

En comparant la température, la densité et la vitesse de ces ions aux ondes solaires, l’équipe a trouvé un moyen de définir la forme de l’héliosphère.

Selon les chercheurs :

L’appauvrissement des ions, dû à l’échange de charge avec les atomes d’hydrogène neutres du milieu interstellaire dans l’héliosphère, refroidit cette dernière, la « dégonfle » et conduit à une héliosphère plus étroite et à une forme plus petite et plus ronde, confirmant la forme suggérée par les observations de Cassini.

En d’autres termes, selon la « nuance de gris » que vous choisissez pour définir la limite, l’héliosphère peut ressembler soit à une sphère dégonflée, soit à un croissant de lune.

Pour l’astronome Abraham Loeb, de l’université Harvard :

Si nous voulons comprendre notre environnement, nous devons comprendre l’ensemble de cette héliosphère.

Mais ils ont encore besoin de beaucoup plus de données. Bien que nous commencions lentement à réconcilier nos modèles, ils sont encore limités par le peu que nous savons sur l’héliosphère elle-même.

A part les deux sondes spatiales Voyager lancées il y a plus de quatre décennies, aucun autre véhicule n’a dépassé ses limites. Et même les deux vaisseaux qui ont franchi cette frontière n’ont pas les outils nécessaires pour mesurer les pickup ions à la périphérie.

C’est pourquoi certains astronomes demandent à la NASA d’envoyer une sonde au cours de la prochaine décennie pour étudier et commencer à explorer la bulle du Soleil qui nous contient.

Selon l’astronome Merav Opher de l’université de Boston :

Avec une sonde interstellaire, nous espérons résoudre au moins certain des innombrables mystères que les sondes Voyagers ont commencé à découvrir.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : A small and round heliosphere suggested by magnetohydrodynamic modelling of pick-up ions et présentée sur le site de l’université de Boston : Reimagining Our Solar System’s Protective Bubble, the Heliosphere.