Une sonde spatiale prend l’image la plus proche du soleil et y trouve d’étranges "feux de camp"

Comme prévu, voici les plus proches images du Soleil qui révèlent déjà des particularités qui aideront sans doute à élucider certains vieux mystères entourant l’activité de notre étoile.

Les scientifiques qui étudient ces premières images, renvoyées par la nouvelle sonde Solar Orbiter de l’Agence spatiale européenne (ESA), ont découvert un ensemble remarquable de caractéristiques solaires jamais vues auparavant, dont un grand nombre de mini-éblouissements qu’ils ont baptisés « feux de camp » (Campfires).

Image d’entête : le Soleil photographié par le Solar Orbiter. L’image est colorée artificiellement, car la longueur d’onde ultraviolette de la lumière dans laquelle elle a été capturée est invisible pour l’œil humain. (Solar Orbiter/EUI Team/ ESA & NASA ; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/ MSSL)

Selon David Berghmans de l’Observatoire royal de Belgique, chercheur principal de l’instrument utilisé pour prendre les images :

C’est incroyable la quantité de choses qui se passent. Nous avons commencé à lui donner des noms farfelus comme « feux de camp », « fibrilles noires » et « fantômes ».

Parmi ceux-ci, les feux de camp sont actuellement les plus intéressants, car ils peuvent aider à résoudre l’un des plus grands mystères du Soleil : pourquoi la couronne du Soleil dépasse le million de degrés Celsius, alors que sa surface est relativement froide à 5500 degrés.

Images prises par l’instrument EUI du Solar Orbiter le 30 mai 2020 présentant les “feux de camp”. (Solar Orbiter/ EUI Team/ ESA & NASA ; CSL, IAS, MPS, PMOD/ WRC, ROB, UCL/ MSSL)

Selon Daniel Müller, le scientifique chargé du projet de la mission, à l’ESA :

C’est contre-intuitif. C’est comme si vous alliez allumer un feu et qu’en vous éloignant, il ne se refroidissait pas, mais commençait vraiment à vous brûler.

Il existe de nombreuses théories à ce sujet, mais la plupart sont liées à la libération d’énergie par le champ magnétique solaire, peut-être par une myriade de petites éruptions qui, combinées, libèrent une grande quantité d’énergie magnétique.

Il est trop tôt pour savoir si les feux de camp sont effectivement des éruptions, dit-il, mais « en raison de leur multitude, ils pourraient contribuer à chauffer la couronne solaire ».

Non pas que tout ce qui se trouve sur le Soleil soit vraiment minuscule. Même les plus petits feux de camp actuellement visibles par l’instrument de Berghmans mesurent 400 kilomètres de diamètre, “à peu près la taille d’un pays européen », dit-il. Cependant, ajoute-t-il, « je m’attends à ce que, lorsque nous ferons des images à plus haute résolution, nous en voyons de plus petites ».

Un “feu de camp” avec en bas à gauche la taille de la Terre pour l’échelle. (Solar Orbiter/ EUI Team/ ESA & NASA ; CSL, IAS, MPS, PMOD/ WRC, ROB, UCL/ MSSL)

Personne ne sait non plus à quel point les feux de camp sont chauds ni quelle quantité d’énergie ils libèrent.

Toujours selon Berghmans :

Ils sont très brillants et très dynamiques, ce qui signifie qu’il y a beaucoup d’énergie là-dedans, mais pour déterminer la température et l’énergie, nous avons besoin d’autres instruments. La phase suivante consiste à combiner les données.

Les images faisaient partie du premier téléchargement de données de la mission Solar Orbiter de l’ESA, lancée le 10 février dernier pour une mission de 10 ans au cours de laquelle elle se rapprochera progressivement du Soleil. A terme, elle sera amenée à s’en approcher à 42 millions de kilomètres, soit un peu plus d’un quart de la distance entre le Soleil et la Terre.

Les présentes images ont été prises lors de sa première approche rapprochée, à 123 millions de kilomètres, soit à peu près la moitié de son objectif final. Mais ce sont déjà les images du Soleil les plus proches jamais prises.

Les images jaunes, prises à la longueur d’onde ultraviolette extrême de 17 nanomètres, montrent l’atmosphère extérieure du Soleil, la couronne, qui subsiste à une température d’environ un million de degrés. Les images rouges, prises à une longueur d’onde légèrement plus longue de 30 nanomètres, montrent la région de transition du Soleil, qui est une zone de transition entre les couches inférieure et supérieure de l’atmosphère solaire. Dans cette région, qui n’a qu’une centaine de kilomètres d’épaisseur, la température augmente d’un facteur allant jusqu’à 100 pour atteindre le million de degrés de la couronne. L’image au milieu de la première colonne, a été prise par l’instrument PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) le 18 juin 2020. Elle montre une « carte magnétique du Soleil » qui révèle l’intensité des champs magnétiques à la surface du Soleil. L’image bleue, blanche et rouge en bas à gauche est un tachygramme du Soleil, également pris par le PHI. Elle montre la vitesse de la ligne de visée du Soleil, avec le côté bleu qui se tourne vers nous et le côté rouge qui s’éloigne. À côté de cette image, se trouve une vue du Soleil en lumière visible, prise par PHI le 18 juin 2020. (Solar Orbiter/ EUI Team/ ESA & NASA ; CSL, IAS, MPS, PMOD/ WRC, ROB, UCL/ MSSL)

Un autre appareil, la sonde solaire Parker de la NASA, lancée en août 2018, est conçue pour s’approcher encore plus près, à 7 millions de kilomètres près. « Mais l’environnement qui approche est très hostile », déclare Holly Gilbert, directrice de la division des sciences héliophysiques au Goddard Space Flight Center de la NASA et scientifique du projet Solar Orbiter (qui est en partie une collaboration entre l’ESA et la NASA).

Assez dur, dit-elle, pour que la caméra de la sonde Parker ne pointe même pas vers le Soleil, mais s’en éloigne plutôt pour recueillir des images de ce qui se passe derrière la sonde. « Le Solar Orbiter est la limite à laquelle les caméras peuvent prendre des photos du Soleil lui-même », dit-elle.

Non pas que prendre des photos soit la seule chose pour laquelle le Solar Orbiter est conçu. En tout, il transporte une série de 10 instruments, dont un magnétographe pour cartographier le champ magnétique du Soleil en observant son effet sur les lignes spectrales de la lumière visible du Soleil, ainsi que quatre instruments conçus pour mesurer le vent solaire (un flux de particules chargées émises par le Soleil) lorsque l’engin spatial se déplace à sa vitesse.

Déjà, le magnétographe a permis aux scientifiques d’observer le champ magnétique sous deux angles simultanément : l’un avec des télescopes terrestres, l’autre du point de vue du Solar Orbiter.

Selon le chercheur principal de l’instrument, Sami Solanki, directeur de l’Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire à Göttingen, en Allemagne

C’est le premier magnétographe à regarder le Soleil de côté. Nous savons que le champ magnétique est holistique et qu’il relie des parties très différentes du Soleil. Nous commençons maintenant à voir la bête en entier.

À terme, le Solar Orbiter se placera sur une orbite qui le portera au-dessus du plan du système solaire afin qu’il puisse observer les pôles du Soleil, ce qui n’a jamais été fait auparavant.

Toujours selon Solanki :

Les pôles sont terra incognita. C’est comme la Terre, il y a 150 ans. Personne n’avait été aux pôles. Il y aura beaucoup de choses à apprendre là-bas.

Mais cela n’arrivera pas avant 2025.

En attendant, la sonde spatiale continuera à se rapprocher du Soleil et à chercher des opportunités lorsqu’il s’alignera avec deux autres sondes en orbite solaire capables de mesurer le vent solaire : la sonde solaire Parker de la NASA et BepiColombo, une mission conjointe de l’ESA et de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), actuellement en route vers Mercure.

Selon M. Gilbert, cela permettra au Solar Orbiter, et l’une des deux autres sondes qui sera dans la bonne position au bon moment, de mesurer simultanément le vent solaire dans la même direction par rapport au Soleil à deux distances différentes. Le Solar Orbiter observera également le Soleil directement, dans l’espoir de découvrir comment les effets de l’activité à sa surface ou à proximité se propagent vers l’extérieur du Soleil, et finalement vers la Terre.

Pour Christopher Owen, de l’University College London et chercheur principal de l’analyseur du vent solaire du Solar Orbiter :

Nous tirerons parti de ces alignements lorsqu’ils se produiront. Avec une petite flotte de vaisseaux spatiaux maintenant sur le terrain, c’est une période riche pour ce genre de science.

En fin de compte, l’objectif principal de toutes ces recherches sera d’en apprendre suffisamment sur le fonctionnement des éruptions solaires et de l’atmosphère du Soleil pour pouvoir appréhender suffisamment les dangereuses tempêtes solaires pour pouvoir donner des avertissements à l’avance afin que les humains sur Terre aient le temps de prendre des précautions si un éclat menaçant de particules se dirigeait bientôt vers nous.

Sur le site de l’ESA : Solar Orbiter’s first images reveal ‘campfires’ on the Sun et de la NASA : ESA/NASA’s Solar Orbiter Returns First Data, Snaps Closest Pictures of the Sun.