Les origines chaotiques des éruptions solaires révélées par de nouvelles observations de Solar Orbiter

Une réaction en chaîne insoupçonnée

Contrairement à une idée reçue, les éruptions solaires ne débutent pas par une explosion soudaine et massive. Elles commencent modestement. Jusqu’à très récemment, les scientifiques avaient d’ailleurs du mal à percevoir les signes avant-coureurs de ces phénomènes. Une nouvelle série d’observations rapprochées du Soleil vient de changer la donne. Réalisées par la sonde Solar Orbiter de l’Agence spatiale européenne (ESA), ces images montrent qu’une éruption solaire massive peut naître de perturbations minuscules.

Ce qui semblait être un démarrage lent dissimulait en réalité un processus complexe : de petites perturbations s’accumulent rapidement pour devenir incontrôlables. L’atmosphère solaire s’est alors transformée en une scène chaotique, remplie de blobs de plasma incandescent retombant vers la surface, même après la fin de l’explosion principale. L’événement entier ressemblait moins à une explosion unique qu’à une réaction en chaîne s’auto-alimentant.

De la corde tendue à l’avalanche magnétique

Pourquoi surveiller ces phénomènes de si près ? Les éruptions solaires sont de violentes libérations d’énergie provoquées par des champs magnétiques enchevêtrés qui se rompent et se reconnectent. En quelques minutes, le Soleil peut expulser de la chaleur, de la lumière et des particules rapides. Les éruptions les plus puissantes ont la capacité de secouer le champ magnétique terrestre, de perturber les signaux radio et d’interférer avec les satellites.

Le 30 septembre 2024, lors d’un passage rapproché, la sonde Solar Orbiter a capturé l’une des vues les plus détaillées jamais enregistrées d’une grande éruption. Quatre instruments ont fonctionné de concert, surveillant différentes couches du Soleil et suivant les changements toutes les deux secondes dans certaines régions. Les données ont révélé comment l’éruption s’est lentement construite sur environ 40 minutes avant d’atteindre son pic.

Lorsque la sonde a commencé à observer la zone, un filament sombre en forme d’arche, constitué de champs magnétiques torsadés et de plasma, était déjà présent. À proximité, un motif de lignes magnétiques en forme de croix devenait lentement plus brillant. Toutes les quelques secondes, de nouveaux brins magnétiques apparaissaient. Chacun restait contenu, se tordant davantage comme une corde sous tension. Puis, le système a basculé.

Pradeep Chitta, auteur principal de l’étude et expert à l’Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS), explique : « Nous avons eu beaucoup de chance d’assister aux événements précurseurs de cette grande éruption avec un tel niveau de détail. De telles observations à haute cadence ne sont pas possibles tout le temps. » Les raisons incluent des fenêtres d’observation limitées et le fait que ces données occupent une place considérable dans la mémoire de l’ordinateur de bord.

Une accélération fulgurante jusqu’à la moitié de la vitesse de la lumière

Le point de bascule a provoqué une rupture des brins et leur reconnexion. Une défaillance en a entraîné une autre. Ces événements de reconnexion se sont propagés rapidement dans la région, libérant de plus en plus d’énergie. Les images ont montré des éclairs soudains gagnant en intensité à mesure que le processus s’accélérait. À 23h29, temps universel, un éclaircissement s’est détaché du reste.

Peu après, le filament sombre s’est déchiré d’un côté, a été projeté vers l’extérieur et s’est désagrégé à grande vitesse. Des étincelles brillantes ont illuminé sa longueur alors que l’éruption principale éclatait vers 23h47. « Ces minutes avant l’éruption sont extrêmement importantes et Solar Orbiter nous a offert une fenêtre directement sur le pied de l’éruption, là où ce processus d’avalanche a commencé », précise Pradeep Chitta.

Ce qui a suivi fut d’une violence inouïe. Les instruments mesurant la lumière ultraviolette et les rayons X ont suivi l’impact des particules rapides sur l’atmosphère solaire. Durant le pic de l’éruption, les particules ont été accélérées à 40 ou 50 % de la vitesse de la lumière, ce qui correspond à une vitesse comprise entre 431 et 540 millions de miles par heure (soit environ 690 à 870 millions de km/h). « Nous avons vu des structures semblables à des rubans se déplaçant extrêmement vite vers le bas de l’atmosphère solaire, avant même l’épisode principal de l’éruption », note le chercheur.

Ces flux de « blobs de plasma pleuvant » se sont intensifiés au fil de l’événement. Même après l’apaisement de l’éruption, cette pluie a continué quelque temps. C’est la première fois que ce phénomène est observé avec un tel niveau de détail spatial et temporel dans la couronne solaire.

Au-delà de notre système solaire

Une fois la phase principale terminée, la scène a commencé à se calmer. Le motif magnétique brillant en forme de croix s’est relâché, le plasma a refroidi et les émissions de particules sont revenues à des niveaux normaux. Cependant, l’énergie impliquée a surpris les chercheurs. « Nous ne nous attendions pas à ce que le processus d’avalanche puisse conduire à des particules d’une énergie aussi élevée », avoue Pradeep Chitta.

Les scientifiques soupçonnaient depuis longtemps que les éruptions solaires pouvaient suivre un modèle de type « avalanche », où de nombreux petits événements se combinent pour en créer un grand. Jusqu’ici, cette idée reposait principalement sur des statistiques tirées de milliers d’éruptions. Cette observation démontre que cela se produit au sein d’une seule et même éruption puissante. Au lieu d’une éruption nette et unique, l’événement s’est déroulé comme une cascade de reconnexions interagissant entre elles.

Ces découvertes dépassent le cadre de notre Soleil. Elles suggèrent que la libération d’énergie par avalanche pourrait être une caractéristique commune aux éruptions sur de nombreuses étoiles. Miho Janvier, scientifique du projet à l’ESA, conclut : « C’est l’un des résultats les plus excitants de Solar Orbiter jusqu’à présent. Les observations dévoilent le moteur central d’une éruption et soulignent le rôle crucial d’un mécanisme de libération d’énergie magnétique de type avalanche. Une perspective intéressante est de savoir si ce mécanisme se produit dans toutes les éruptions, et sur d’autres étoiles éruptives. » Les informations rapportées proviennent d’un communiqué de l’Institut Max Planck.

Selon la source : earth.com

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