À 150 millions de kilomètres, le Soleil paraît calme… de près, c’est tout l’inverse

Depuis la Terre, notre Soleil peut sembler trompeusement paisible, mais seulement parce que nous avons le privilège de vivre à environ 150 millions de kilomètres de lui. Vu de près, c’est un véritable manège terrifiant alimenté par des réactions nucléaires, qui projette à grande vitesse d’innombrables particules minuscules jusque dans l’espace interplanétaire.

« Le Soleil est l’accélérateur de particules le plus énergétique du Système solaire », écrit une équipe de chercheurs à l’origine d’une étude consacrée aux particules énergétiques expulsées lors des éruptions solaires et des éjections de masse coronale (CME).

D’après l’auteur principal, Alexander Warmuth, chacun de ces épisodes engendre des flux de particules aux caractéristiques très marquées, qui suggèrent une origine et une “histoire” différentes.

Deux familles d’électrons énergétiques solaires (SEE) observées par Solar Orbiter

« Nous observons une séparation nette entre les événements de particules “impulsifs”, où ces électrons énergétiques jaillissent de la surface du Soleil par bouffées via des éruptions solaires, et les événements “progressifs” associés à des CME plus étendues », explique Warmuth, héliophysicien à l’Institut Leibniz d’astrophysique de Potsdam (AIP), en Allemagne.

Les événements les plus progressifs, ajoute Warmuth, « libèrent une houle de particules plus large, sur des durées plus longues et sur des étendues angulaires plus vastes ».

Pour mener ces mesures, Warmuth et son équipe se sont appuyés sur des données de Solar Orbiter, mission dirigée par l’Agence spatiale européenne (ESA), capable de s’approcher jusqu’à 42 millions de kilomètres du Soleil. Les chercheurs ont analysé les particules directement sur place, en se concentrant sur un type appelé électrons énergétiques solaires (SEE).

La dichotomie des SEE était déjà bien connue, mais la proximité inédite de Solar Orbiter a fourni une masse d’informations qui a permis de préciser, avec davantage de finesse, l’origine exacte de chacun des deux types.

« Nous n’avons pu identifier et comprendre ces deux groupes qu’en observant des centaines d’événements à différentes distances du Soleil avec plusieurs instruments - ce que seul Solar Orbiter permet », souligne Warmuth.

« En nous approchant autant de notre étoile, nous avons pu mesurer les particules dans un état encore “pristine”, et ainsi déterminer avec précision le moment et l’endroit où elles ont été émises au niveau du Soleil », ajoute-t-il.

Plus de 300 événements (2020–2022) pour relier l’espace à la source au Soleil

L’étude repose sur l’observation de plus de 300 événements de SEE entre 2020 et 2022, ce qui en fait l’analyse la plus exhaustive de ce type à ce jour.

« C’est la première fois que nous voyons aussi clairement ce lien entre les particules dans l’espace et les événements sources qui se produisent au Soleil », indique le co-auteur Frederic Schuller, lui aussi à l’AIP.

« Nous avons mesuré les électrons énergétiques in situ - autrement dit, Solar Orbiter a réellement traversé les flux d’électrons - tout en utilisant simultanément d’autres instruments de la sonde pour observer ce qui se passait au Soleil. »

L’orbite excentrique de la sonde a permis de collecter des données sur des événements à différentes distances du Soleil, apportant un éclairage nouveau sur la façon dont ces électrons se comportent pendant leur trajet. Cela inclut une explication possible à des décalages déroutants entre les signes visibles des éruptions solaires et des sursauts radio, puis l’émission ultérieure de SEE dans l’espace.

« Il s’avère que cela est lié à la manière dont les électrons se déplacent dans l’espace - ce n’est pas un retard d’émission, mais un retard de détection », précise la co-autrice et héliophysicienne Laura Rodríguez-García.

« Les électrons rencontrent de la turbulence, sont diffusés dans différentes directions, etc., ce qui fait qu’on ne les repère pas immédiatement », ajoute-t-elle. « Ces effets s’amplifient à mesure que l’on s’éloigne du Soleil. »

Un enjeu concret pour la protection des engins spatiaux et des équipages

Les auteurs notent que la sonde avait précisément pour vocation de produire ce type d’avancées, et qu’elle devrait continuer à lever le voile sur les secrets du Soleil pendant des années.

« Grâce à Solar Orbiter, nous apprenons à connaître notre étoile mieux que jamais », déclare Daniel Müller, scientifique de projet ESA pour Solar Orbiter.

Cette connaissance est utile à plusieurs titres, notamment parce qu’elle pourrait contribuer à mieux protéger les engins spatiaux et leurs équipages.

« Des connaissances comme celles issues de Solar Orbiter aideront à protéger d’autres missions à l’avenir, en nous permettant de mieux comprendre les particules énergétiques du Soleil qui menacent nos astronautes et nos satellites », dit-il.

L’étude a été publiée dans Astronomy & Astrophysics.