Vers une meilleure prévision des éruptions solaires

Comme sur Terre, des tempêtes et « ouragans » balaient l'atmosphère du Soleil. Sur ce dernier, ces phénomènes, causés par une reconfiguration brutale et soudaine du champ magnétique solaire, se caractérisent par une intense libération d'énergie sous la forme d'émissions de lumière et de particules et, parfois, par l'éjection d'une bulle de plasma. C'est l'étude de ces phénomènes, qui se produisent dans la couronne, la zone la plus externe du Soleil, qui permettra la mise au point de modèles de prévision, comme pour la météo terrestre, afin de limiter notre vulnérabilité technologique face aux éruptions solaires qui peuvent impacter plusieurs secteurs (distribution d'électricité, systèmes GPS et de communication, etc.). 

En 2014, des chercheurs³ ont montré qu'une structure caractéristique, un enchevêtrement de lignes de force magnétiques torsadées comme une corde de chanvre, apparaissait progressivement dans les jours précédant une éruption solaire. Cependant, ils n'avaient observé cette « corde » que pour les éruptions qui expulsent des bulles de plasma. Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont étudié les autres types d'éruptions, dont les modèles sont encore débattus, en plongeant plus profondément dans l'analyse de la couronne solaire, une zone si ténue et si chaude que le champ magnétique solaire y est difficile à mesurer. Ils ont pour cela procédé de la même manière que pour une échographie, en mesurant d'abord le champ magnétique plus fort à la surface plus dense du Soleil, pour reconstruire ensuite, à partir de ces données, ce qui se déroule dans la couronne solaire⁴.

Ils ont appliqué cette méthode pour une éruption très importante qui s'est développée en quelques heures, le 24 octobre 2014. Ils ont montré que durant les heures qui ont précédé l'éruption, la corde qui se développait était enfermée dans une « cage » magnétique multicouche. A l'aide de modèles d'évolution calculés sur des super-ordinateurs, ils ont mis en évidence que l'énergie de la corde s'est montrée insuffisante pour briser toutes les couches de la cage, rendant impossible une éjection de bulle magnétique. La torsion élevée de la corde a néanmoins déclenché une instabilité et la destruction partielle de la cage, permettant tout de même l'émission de rayonnements puissants ayant entraîné des perturbations terrestres.

Grâce à leur méthode, permettant de suivre une éruption durant les dernières heures avant sa naissance, les chercheurs ont mis au point un modèle capable de prévoir l'énergie maximale qui peut être libérée par la zone du Soleil concernée. Ce modèle a ainsi montré que pour l'éruption de 2014, une énorme éjection de plasma se serait produite si la cage avait été moins résistante.

Ce travail, qui démontre le rôle crucial joué par le couple magnétique « cage-corde » dans le contrôle des éruptions est un nouveau pas pour la prévision précoce des éruptions solaires dont les impacts sociétaux sont potentiellement importants.

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• 1Du Centre de physique théorique (École polytechnique/CNRS), du laboratoire d'Astrophysique, instrumentation, modélisation (CNRS/CEA/Université Paris Diderot), du Laboratoire de physique théorique de la matière condensée (CNRS/Sorbonne Université) et de l'équipe Gamma3 d'Inria.
• 2Voir le communiqué « comprendre et prévoir les éruptions solaires » : Consulter le site web
• 3Voir note 2.
• 4Les données sont issues de l'observation de la surface du Soleil par la mission Solar Dynamic Observatory (SDO) de la NASA. Les modèles numériques des champs magnétiques ont été obtenus à l'aide des supers ordinateurs de l'IDRIS/CINES et de l'École polytechnique.