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Le champ magnétique du Soleil naît étonnamment près de la surface, selon une étude

Le Soleil le 20 mai 2024, superposé à une visualisation de son champ magnétique, alors qu'il approche du pic de son cycle d'activité. (NASA/AIA/LMSAL)

Nous venons peut-être de faire un grand pas vers la résolution d’un mystère qui a déconcerté les scientifiques pendant plus d’un siècle.

Depuis la découverte du champ magnétique solaire en 1908, nous nous sommes efforcés de comprendre où il est généré dans le Soleil, dans une région connue sous le nom de dynamo.

Aujourd’hui, de nouvelles recherches menées par le mathématicien Geoffrey Vasil, de l’université d’Édimbourg, ont révélé que la dynamo solaire ne se trouve pas dans les profondeurs du Soleil, comme on le pensait auparavant, mais tout près de sa surface, à une profondeur de 32 000 kilomètres seulement.

En quoi cela est-il important ? Parce que les cycles d’activité du Soleil, mal compris, sont liés d’une manière ou d’une autre à son champ magnétique, et qu’il est essentiel de savoir où réside la dynamo pour comprendre ce qui régit les cycles solaires.

« Comprendre l’origine du champ magnétique du Soleil est une question ouverte depuis Galilée et est important pour prédire l’activité solaire future, comme les éruptions qui pourraient frapper la Terre », explique Daniel Lecoanet, mathématicien appliqué de l’université Northwestern dans l’Illinois.

« Ce travaux proposent une nouvelle hypothèse sur la façon dont le champ magnétique du Soleil est généré, qui correspond mieux aux observations solaires et qui, nous l’espérons, pourrait être utilisée pour faire de meilleures prévisions de l’activité solaire. »

Le champ magnétique solaire est extrêmement désordonné et dynamique, et les scientifiques cherchent depuis longtemps à comprendre en détail ce qui le génère.

Nous savons que le champ magnétique de la Terre est généré par une dynamo dans son noyau externe : un fluide convexe, rotatif et conducteur d’électricité qui convertit l’énergie cinétique en champs électriques et magnétiques s’étendant loin dans l’espace.

Le fonctionnement interne du Soleil est beaucoup plus compliqué et difficile à observer que celui d’une planète sur laquelle nous vivons, mais il a un impact important.

L’activité magnétique du Soleil est liée à l’activité des taches solaires, des éruptions et des éjections de masse coronale. Cette activité est à l’origine des phénomènes météorologiques spatiaux qui peuvent avoir un impact notable et potentiellement dangereux sur la Terre.

Le Soleil le 20 mai 2024, superposé à une visualisation de son champ magnétique, alors qu’il approche du pic de son cycle d’activité. (NASA/AIA/LMSAL)

Cette activité fluctue selon des cycles d’environ 11 ans. Au moment du maximum solaire, lorsque le Soleil est le plus actif, avec des taches et des éruptions solaires, ses pôles magnétiques inversent leur polarité. Le comportement du Soleil change également d’autres façons.

L’une d’entre elles est l’oscillation en torsion. Le Soleil n’étant pas solide mais fluide, il ne tourne pas globalement à la même vitesse. Les oscillations de torsion sont des changements souterrains de la rotation du Soleil à certaines latitudes, et elles sont étroitement liées au cycle des taches solaires.

« Comme l’onde a la même période que le cycle magnétique, on a pensé que ces phénomènes étaient liés », explique M. Lecoanet.

Cependant, la « théorie profonde » traditionnelle du champ magnétique solaire n’explique pas l’origine de ces oscillations de torsion. Un indice intriguant est que les oscillations de torsion ne se produisent qu’à proximité de la surface du Soleil.

« Notre hypothèse », poursuit M. Lecoanet, « est que le cycle magnétique et les oscillations de torsion sont des manifestations différentes d’un même processus physique ».

Diagramme en forme de papillon montrant les taches solaires en fonction du temps et de la latitude solaire. (NASA)

Selon la théorie, une dynamo profonde devrait être enfouie à plus de 200 000 kilomètres sous la surface solaire, au fond de la zone de convection. Mais ce modèle génère également des caractéristiques que nous n’avons pas observées sur le Soleil, comme des champs magnétiques puissants à des latitudes élevées, et n’en explique pas d’autres, comme la façon dont les taches solaires suivent l’activité magnétique du Soleil.

Vasil et ses collègues ont réalisé des simulations numériques de pointe basées sur des données réelles des manifestations superficielles des ondes acoustiques à l’intérieur du Soleil, et ont découvert que le comportement réel du Soleil correspondait le mieux à une dynamo qui s’agite non loin de la surface solaire, dans ce que l’on appelle la couche de cisaillement proche de la surface.

Cette dynamo peu profonde a non seulement produit un Soleil qui se comporte comme le nôtre, mais elle a également établi un lien étroit entre les oscillations de torsion et l’activité des taches solaires. Il s’agit d’une rupture avec la pensée conventionnelle, mais d’autres études récentes suggèrent que nous devons commencer à chercher de nouvelles solutions aux mystères solaires, car les conventions ne suffisent pas.

« Je pense que ce résultat peut être controversé », déclare Keaton Burns, mathématicien appliqué au Massachusetts Institute of Technology (MIT), coauteur de l’étude.

« La majeure partie de la communauté s’est concentrée sur la recherche d’une dynamo dans les profondeurs du Soleil. Aujourd’hui, nous montrons qu’il existe un mécanisme différent qui semble mieux correspondre aux observations ».

Les recherches de l’équipe ont été publiées dans la revue Nature.

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencealert.com/

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