Découverte d’un nouveau type de vent solaire rapide par Solar Orbiter

En étudiant les données de la mission spatiale Solar Orbiter de l’ESA, une équipe de recherche a découvert un nouveau type de vent solaire qui remet en question notre compréhension des mécanismes d’accélération de ces flux de particules chargées émis par notre étoile. Cette découverte majeure vient d’être publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics.

C’est en exploitant les données de la mission Solar Orbiter qu’une équipe de recherche CNRS Terre & Univers a mis en évidence ce vent solaire rapide aux propriétés pour le moins inattendues. Les résultats remettent en question bien des certitudes sur les mécanismes d’accélération du vent solaire.

Tout commence dans la basse atmosphère solaire où des lignes de champ magnétique – qu’on dit « ouvertes » – délimitent des tubes de flux servant de conduits au vent solaire. À mesure qu’on s’éloigne du Soleil, ces tubes connaissent un élargissement progressif. Cependant cet élargissement des lignes ouvertes est beaucoup plus fort dans la haute couronne solaire, dû à la disparition avec l’altitude des lignes de champs dites « fermées », dont les deux pieds s’ancrent à la surface du Soleil, et qui par leur absence laissent de grandes régions « vides » dans l’atmosphère solaire qui se voient comblées par les lignes ouvertes : c’est ce qu’on appelle la super-expansion. Jusqu’à présent, les scientifiques considéraient ce phénomène uniquement comme un facteur de fort ralentissement du vent, principalement dû au fait qu’élargir le diamètre d’un écoulement ralentit la vitesse du fluide qui s’y écoule, menant naturellement à du vent lent et donc sans penser que cela puisse jouer un rôle dans l’accélération du vent solaire rapide.

Et pourtant… En estimant la provenance du vent solaire observé par Solar Orbiter sur une période d’un an et demi, l’existence d’un vent rapide issu de ces régions à très forte expansion est bien mise en évidence. Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs avancent une hypothèse : l’effet de tuyère de Laval (1) serait à l’œuvre dans la formation de ce type de vent rapide nouvellement observé. Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles perspectives, tant pour notre compréhension fondamentale des mécanismes de formation et d’accélération des vents solaires rapides que pour l’amélioration des modèles de prédiction. Ces derniers jouent un rôle crucial pour anticiper l’évolution des éruptions solaires qui, en périodes de forte activité solaire, peuvent sérieusement perturber notre champ magnétique terrestre et nos télécommunications.

Note

(1) L’effet de tuyère de Laval – un principe physique qu’on retrouve notamment dans les moteurs de fusées et les turbines à vapeur – décrit comment un fluide peut être accéléré au-delà de la vitesse du son en passant par un conduit qui se rétrécit d’abord avant de s’élargir.

Ressource complémentaire

• Publication scientifique : Testing the Flux Expansion Factor – Solar Wind Speed Relation with Solar Orbiter data. Astronomy & Astrophysics (2024) https://doi.org/10.1051/0004-6361/202451272

Contact IRAP

• Jean-Baptiste Dakeyo, dakeyo@irap.omp.eu