Un indice récemment découvert révèle enfin pourquoi le Soleil est resté mystérieusement obscurci pendant 70 ans

L’immutabilité trompeuse de notre étoile

Peu de choses semblent aussi immuables que le Soleil. Notre étoile fusionne de l’hydrogène depuis cinq milliards d’années, et cette mécanique céleste continuera de tourner à plein régime pendant environ cinq milliards d’années supplémentaires. Pourtant, derrière cette existence grandiose et apparemment stable, le champ magnétique du Soleil est soumis à des variations très rapides, traversant plusieurs cycles solaires au cours d’une seule vie humaine.

Ces phases successives s’étalent sur une durée de onze ans. Elles fluctuent régulièrement entre des minimums et des maximums solaires. Ces différentes périodes se caractérisent par une activité solaire plus ou moins intense, englobant des phénomènes variés tels que l’apparition de taches solaires, de puissantes éruptions ou de brusques changements des champs magnétiques.

Nous traversons actuellement le 25e cycle de onze ans. Ce décompte n’est pas arbitraire : il a commencé au moment où les astronomes ont officiellement entrepris de suivre de près l’activité magnétique du Soleil en 1755. Cette observation méticuleuse a mis en lumière une régularité qui, parfois, connaît d’étranges anomalies.

Le mystère tenace du minimum de Maunder

Un mystère particulier persiste au cœur de ces cycles solaires d’apparence si bien ordonnée. Entre 1645 et 1715, le Soleil a traversé une période prolongée de très faible activité magnétique. Cet épisode singulier est connu sous le nom de grand minimum solaire, ou minimum de Maunder.

Ce phénomène astronomique tire son appellation de l’astronome anglais qui l’a formellement découvert, Edward Walter Maunder. Pour comprendre pleinement ce grand minimum et les mécanismes qui l’ont déclenché, les chercheurs du monde entier ont un besoin vital de données quantitatives qui précèdent cette accalmie inattendue.

L’obtention de ces informations se révèle extrêmement complexe. En effet, les toutes premières observations du Soleil réalisées au moyen d’un télescope ne sont apparues que quelques décennies avant le début du minimum de Maunder. Les registres de cette époque lointaine restent donc rares et difficiles à analyser avec les outils contemporains.

L’observation inattendue de Johannes Kepler

C’est précisément ici qu’intervient l’astronome allemand Johannes Kepler. Surtout célèbre pour avoir formulé les lois sur le mouvement des planètes, il a d’ailleurs donné son nom à un très important télescope spatial de la NASA. En 2024, des scientifiques de l’Université de Nagoya au Japon se sont replongés dans le travail de ce pionnier.

Ces chercheurs ont analysé en détail des observations de taches solaires réalisées par Kepler en 1607 à l’aide d’une chambre noire, plus connue sous le terme de camera obscura. À l’époque, l’astronome allemand pensait initialement assister à un transit de Mercure devant le disque solaire. Cette réinterprétation des données historiques, publiée dans la prestigieuse revue The Astrophysical Journal Letters, offre une opportunité inédite de percer les mystères du minimum de Maunder.

Hisashi Hayakawa, l’auteur principal de l’étude menée à l’Université de Nagoya, précise dans un communiqué de presse : « Puisque cet enregistrement n’était pas une observation télescopique, il n’a été discuté que dans le contexte de l’histoire des sciences et n’avait pas été utilisé pour des analyses quantitatives des cycles solaires au 17e siècle. Mais il s’agit du plus ancien croquis de tache solaire jamais réalisé avec une observation instrumentale et une projection. »

La mémoire des arbres face aux mesures célestes

Pour interpréter correctement les découvertes originales de Kepler, l’équipe d’Hisashi Hayakawa a dû affiner la date exacte à laquelle l’observation a été réalisée. Il leur fallait par la suite reconstituer les positions précises des différentes structures sur la surface du Soleil, un paramètre physique connu sous le nom d’inclinaison héliographique.

Auparavant, en l’absence de données visuelles directes, les astronomes s’appuyaient principalement sur l’observation des cernes des arbres. Le mécanisme est fascinant : lorsque le Soleil est particulièrement actif, les vents solaires et le champ magnétique stellaire protègent plus efficacement la Terre contre les rayons cosmiques galactiques. Ces rayons laissent une empreinte chimique dans les cernes des arbres sous forme de carbone 14. Une forte activité solaire correspond donc à une baisse du carbone 14, et inversement.

Cependant, s’en remettre uniquement aux cernes des arbres pour comprendre les cycles solaires présente quelques limites. À titre d’exemple, trois observations distinctes classaient ces cycles spécifiques, ici les cycles solaires -13 et -14, dans des catégories temporelles totalement contradictoires : extrêmement court, normal, ou même extrêmement long.

Un nouveau calendrier pour comprendre le comportement solaire

L’étude rigoureuse de l’observation de Johannes Kepler permet aujourd’hui de trancher ce débat scientifique complexe. Les chercheurs ont découvert que cette archive précieuse, vieille de 417 ans, s’est très probablement produite à la toute fin du cycle solaire -13, plutôt qu’au début du cycle -14. Des observations télescopiques ultérieures montrent par ailleurs que le dessin de Kepler indique probablement une transition typique par rapport au cycle solaire précédent.

Grâce à ces recoupements, l’équipe japonaise a pu réduire considérablement la fenêtre temporelle de cette transition, la situant avec une grande précision entre 1607 et 1610. Le résultat final de cette enquête démontre qu’au cours de cette période spécifique, le Soleil affichait un cycle solaire tout à fait habituel, juste avant de voir son activité s’effondrer.

Hisashi Hayakawa souligne l’importance de ce travail dans son communiqué : « En situant les découvertes de Kepler dans des reconstitutions plus larges de l’activité solaire, les scientifiques acquièrent un contexte crucial pour interpréter les changements de comportement solaire au cours de cette période charnière marquant une transition des cycles solaires réguliers vers le grand minimum solaire. Les enregistrements de taches solaires de Kepler précèdent de plusieurs années les enregistrements de taches solaires télescopiques existants de 1610. Ses croquis de taches solaires témoignent de sa perspicacité scientifique et de sa persévérance face aux contraintes technologiques. »

Selon la source : popularmechanics.com