Des scientifiques capturent les images à la plus haute résolution de la surface du Soleil, révélant des vortex de plasma

Images de la surface solaire à la plus haute résolution

Des scientifiques utilisant le télescope solaire Daniel K. Inouye sur Maui, à Hawaï, ont capturé les images à la plus haute résolution jamais obtenues de la surface visible du Soleil, ou photosphère. L'étude, publiée dans Nature mercredi, a été menée par des chercheurs de l'Observatoire solaire national de la NSF (NSO), de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS) en Allemagne, et de l'Observatoire de haute altitude (HAO) aux États-Unis. Les images révèlent des motifs tourbillonnants et en forme de vortex de plasma chaud qui croissent et tournent continuellement sur la surface solaire, avec des diamètres allant d'environ 19 km, l'échelle minimale détectable par le télescope, jusqu'à environ 170 km. Certaines structures mesurent moins de 20 km de diamètre ; les distinguer équivaut à repérer une pièce d'un euro à 180 km de distance. La photosphère elle-même est une couche relativement mince, d'environ 100 km d'épaisseur, comparée au diamètre solaire total d'environ 1,4 million de km.

Instabilité de Kelvin-Helmholtz sur une étoile

Les chercheurs ont identifié les vortex comme la première détection de l'instabilité de Kelvin-Helmholtz (KHI) à la surface d'une étoile. La KHI, décrite pour la première fois au XIXe siècle, se produit lorsque deux flux parallèles de fluide ou de gaz se déplacent à des vitesses différentes, générant des perturbations qui se transforment en vortex ondulatoires jusqu'à ce qu'ils se brisent. Le phénomène a été observé dans les océans et les nuages terrestres ainsi que dans les atmosphères de Jupiter et de Saturne, mais jamais auparavant à ce niveau de détail sur le Soleil.

L'interface peut devenir instable et développer des vortex ondulatoires qui grandissent jusqu'à se briser, un peu comme les vagues sur un lac ou sur l'océan par vent fort.

Wöger, scientifique principal à l'Observatoire solaire national de la NSF au Colorado et scientifique responsable des instruments du télescope Inouye, est co-auteur principal de l'étude. Les observations ont été initialement réalisées pour tester et affiner les limites du télescope, mais les chercheurs ont réalisé qu'ils avaient photographié la couche externe brillante du Soleil à une résolution jamais atteinte auparavant.

Stockage d'énergie et champs magnétiques

Selon la théorie actuelle, le Soleil accumule de l'énergie lorsque les lignes de champ magnétique se tordent, à l'image de l'énergie mécanique stockée dans un ressort. Cela crée une architecture de champ magnétique instable : l'énergie stockée peut être libérée soudainement par reconnexion magnétique, où les lignes de champ tordues s'ouvrent et se reconnectent. Le mécanisme responsable de la torsion des lignes de champ magnétique était auparavant mal compris. Les vortex nouvellement découverts, qui semblent se former constamment là où le champ magnétique est suffisamment intense, pourraient être la force motrice qui déclenche régulièrement cette torsion.

Ma première réaction a été : 'Wow, comment est-il possible de voir des structures aussi petites et aussi fines sur le Soleil ?' C'est quelque chose que nous n'avions jamais observé auparavant.

Implications pour la météorologie spatiale

Comprendre ces processus a des conséquences pratiques pour la Terre. Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale peuvent déclencher des tempêtes géomagnétiques capables de perturber les satellites, la navigation GPS, les réseaux électriques et les communications mondiales. Les mouvements tourbillonnants produisent de l'énergie magnétique qui s'accumule et peut ensuite alimenter des explosions solaires à grande échelle.

Nous voulons comprendre la physique du Soleil jusqu'aux plus petites échelles afin de mieux prévoir la météorologie spatiale.

Boboltz, de l'Observatoire solaire national, a noté que le Soleil est la source de toute l'énergie et de la météorologie spatiale affectant la Terre. Les images à plus haute résolution aideront les scientifiques à comprendre et, à terme, à prévoir plus précisément la météorologie spatiale. Le physicien solaire Ruizhu Chen de l'Université Stanford, qui n'a pas participé à la recherche, a comparé les motifs au tableau de Vincent van Gogh de 1889, "La Nuit étoilée".