Des astronomes ont découvert ce qui réchauffe l’atmosphère du Soleil

La sonde européenne Solar Orbiter est parvenue à observer de près les « pluies coronales », un phénomène qui explique les températures dépassant le million de degrés dans la couronne du Soleil, selon une étude présentée à la réunion nationale britannique d’astronomie. Cette observation « est un pas immense pour la physique solaire », a déclaré l’astronome Patrick Antolin, de l’Université de Northumbrie, cité dans un communiqué, « car elle nous fournit des indices importants sur les principaux mystères du Soleil », et notamment la façon dont est chauffée sa couronne.

Cette température « nous pose un souci », a expliqué à l’AFP l’astronome Frédéric Auchère, de l’Institut d’astrophysique spatiale, qui a cosigné l’étude menée par Patrick Antolin, à paraître dans Astronomy & Astrophysics. La température interne du Soleil, qui atteint quinze millions de degrés en son cœur, descend à environ 5.000 degrés à la surface de l’astre, la photosphère. Le « souci » est qu’elle remonte à environ un million de degrés au-delà, dans la couronne, qui est la couche la plus externe de l’atmosphère du Soleil, constituée de plasma, un gaz fortement ionisé.

Comme une « pluie fine »

« Si on suppose que la surface du Soleil est un radiateur, il devrait faire plus froid lorsqu’on s’en éloigne, pas plus chaud », résume Frédéric Auchère. L’explication à ce réchauffement repose sur l’observation sans précédent des pluies coronales. Les physiciens connaissaient déjà ce phénomène de condensation du plasma de la couronne qui se refroidit par endroits, et qui fait tomber des gouttes de plasma vers la surface du Soleil, comme de la pluie.

C’est l’effet de cette pluie qu’ont pu observer les instruments imageurs de Solar Orbiter, lancé en 2020. Leur précision révèle des amas de plasma atteignant plus de 200 km de large, et tombant « comme une pluie fine, alors qu’on y voyait avant de grosses averses », a raconté Frédéric Auchère. Avec la gravité, ces gouttes tombent à une vitesse phénoménale, dépassant les 200.000 km/h, en suivant les boucles coronales, des lignes de champ magnétique qui structurent toute l’atmosphère solaire.

Le chauffage se produirait hors de la couronne

Solar Orbiter révèle que les gouttes de pluie coronale vont se comprimer et chauffer dans l’atmosphère ultralégère de la couronne avant de heurter la surface du Soleil, comme des étoiles filantes (ces particules de matière chauffées à blanc en entrant dans l’atmosphère terrestre). L’impact renvoie alors vers le haut de la matière et des ondes de choc, qui réchauffent le plasma de la couronne. « Ça semblerait confirmer que le chauffage ne se produit pas dans la couronne », mais depuis plus bas, à la surface du Soleil, selon l’astronome Frédéric Auchère.

Reste à expliquer le mécanisme physique de ce chauffage, ce qui implique « un gros travail de modélisation théorique ». Mais aussi d’autres observations avec Solar Orbiter, qui s’est aventuré au plus près de l’astre en 2022, à un peu plus des deux tiers de la distance séparant notre Terre du Soleil. Un exploit jamais atteint encore pour une sonde portant des télescopes et instruments censés fonctionner à l’abri d’un bouclier thermique porté à 500 degrés Celsius par les rayons solaires.