2 vaisseaux spatiaux ont capturé les ondes qui pourraient chauffer et accélérer le vent solaire

Un alignement chanceux de deux engins spatiaux étudiant le soleil aurait enfin résolu un mystère solaire vieux de plusieurs décennies.

Les données de la sonde solaire Parker de la NASA et de l'Orbiteur Solaire de l'Agence Spatiale Européenne suggèrent que des ondes de plasma appelées ondes Alfvén injectent de l'énergie dans le vent solaire alors qu'il quitte l'atmosphère externe du soleil, expliquant potentiellement pourquoi le vent solaire est beaucoup plus chaud et plus rapide que ce à quoi s'attendent les héliophysiciens, rapportent les chercheurs le 29 août dans Science.

Les résultats fournissent "une très forte indication que les ondes Alfvén peuvent chauffer et accélérer le vent solaire", déclare Jean Perez, physicien des plasmas à l'Institut de Technologie de Floride à Melbourne, qui n'a pas participé à l'étude.

Depuis les débuts de l'Ère Spatiale, lorsque les sondes robotiques ont quitté l'atmosphère, les scientifiques savent que le vent solaire - un flux de particules chargées libérées de l'atmosphère du soleil - s'accélère lorsqu'il souffle dans le système solaire. Les calculs théoriques indiquent également que la température du vent solaire devrait baisser lorsqu'il se dilate dans l'espace. Cette baisse se produit effectivement, mais les mesures montrent qu'elle se produit plus lentement que prévu.

Des observations depuis la Terre ont déjà repéré des ondes Alfvén oscillant près du soleil. Ces ondes sont des oscillations dans les champs magnétiques du plasma émergeant du soleil. Elles sont parfois si grandes qu'elles se replient sur elles-mêmes dans ce qui a été appelé "des retournements" (SN 1/15/21). Les ondes Alfvén observées avaient la bonne quantité d'énergie pour expliquer les deux énigmes de longue date sur la vitesse et la température du vent solaire, mais des preuves directes manquaient toujours.

Entrent en jeu la sonde solaire Parker et l'Orbiteur Solaire. Fin février 2022, Parker traversait une région à environ un cinquième de la distance entre le soleil et Mercure, exactement là où ces ondes Alfvén se replient. Par chance, quelques jours plus tard, l'Orbiteur Solaire a traversé ce même flux de plasma à environ l'orbite de Vénus.

"Vous avez ces deux engins spatiaux interceptant le même vent solaire, ce qui nous permet de quantifier l'énergie de ces ondes", déclare Yeimy Rivera, héliophysicienne au Centre Harvard-Smithsonian pour l'Astrophysique à Cambridge, Massachusetts.

Parker mesurait le flux de plasma qui filait à environ 1,4 million de kilomètres par heure, tandis que l'Orbiteur Solaire le trouvait en train de foncer à 1,8 million de km/h. Le plasma de l'Orbiteur Solaire était également brûlant à 200 000 degrés Celsius, trois fois plus chaud qu'il ne le devrait selon les approximations théoriques. Les ondes Alfvén s'étaient dissipées entre temps. Cette dissipation aurait injecté exactement la bonne quantité d'énergie dans le vent solaire pour expliquer l'augmentation de vitesse et de température mesurée par l'Orbiteur Solaire, calculent Rivera et ses collègues.

L'effet est semblable à agiter la main dans une soufflerie, produisant des ondes dont l'énergie se mélange ensuite avec l'air environnant, déclare le physicien des plasmas Sam Badman, également du Centre pour l'Astrophysique.

Mais tout le monde n'est pas totalement convaincu que ce mystère soit résolu. Il est possible que l'équipe n'ait pas tenu compte de la complexité du vent solaire, signifiant que les deux sondes n'auraient peut-être pas intercepté le même flux de plasma, affirment certains scientifiques.

Rivera et Badman conviennent que de telles mesures sont difficiles, mais estiment qu'ils ont effectué de multiples vérifications, telles que trouver la même quantité d'hélium dans les flux traversés par les engins spatiaux, pour confirmer leurs observations. À l'avenir, les chercheurs disent qu'ils espèrent confirmer davantage leurs découvertes en explorant la physique détaillée derrière le transfert d'énergie entre les ondes Alfvén et le vent solaire.