Des cordes magnétiques, clés des éruptions solaires et du chauffage de l’atmosphère

Une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters par une équipe internationale* coordonnée par Tahar Amari, directeur de recherche CNRS au Centre de physique théorique de l’École polytechnique (CPHT**), démontre que des structures appelées cordes magnétiques sont omniprésentes dans le Soleil, y compris dans ses régions les plus calmes. Leurs travaux, mêlant observations à haute résolution et simulations avancées, expliquent comment ces cordes participent à chauffer l’atmosphère solaire à des températures extrêmes.

L’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters par l’équipe de Tahar Amari, directeur de recherche CNRS au CPHT de l’École polytechnique, est un nouvel épisode dans la série scientifique cherchant à comprendre quelles structures magnétiques apportent l’énergie nécessaire aux phénomènes éruptifs du Soleil. Le Soleil est en effet constitué de plasma soumis à des mouvements de convection, comme ceux de l’eau bouillante. Ces mouvements de fluide électrique à l’intérieur de l’étoile créent des champs magnétiques complexes, dont des « cordes magnétiques » qui s’élèvent bien au-delà de la surface. Ce nouveau travail contribue à répondre à une des grandes énigmes de notre étoile : comment son atmosphère peut atteindre des températures de plus d’un million de degrés alors que sa surface ne dépasse pas 6000 degrés.

Cette étude confirme ainsi une prédiction formulée en 2015 dans la revue Nature. Il s’agissait de simulations numériques. Ici, en plus des simulations, les observations à haute résolution de la surface du Soleil par le satellite Hinode associées à une méthode dite ‘d’échographie magnétique’, a permis de rendre visibles pour la première fois ces structures, révélant une multitude de cordes de champ magnétique à petite et moyenne échelles.

Précédemment, dans la revue Nature, Tahar Amari et ses collègues avaient montré le rôle de « cordes » magnétiques et de « cages » magnétiques dans les différents types d’éruptions solaires dans les zones dites actives du Soleil. Les nouveaux résultats, associés à de nouvelles simulations numériques à ultra-haute résolution, montrent que ces structures sont aussi omniprésentes, à plus petites échelles, au sein du Soleil « calme ». La prédiction de 2015 se trouve validée en allant encore plus loin.

Malgré son nom, le Soleil calme est plein d’activités, qui libèrent des petites quantités d’énergie, comme des spicules, des jets ou des « feux de camps », récemment découverts par la sonde Solar Orbiter.

 « Nous avons démontré que ces cordes du Soleil calme apparaissent à la même altitude que ces feux de camps et contiennent l’énergie nécessaires pour les alimenter. De plus, contrairement à ce qui se produit dans les régions solaires actives, ces structures magnétiques des régions calmes peuvent se connecter à des boucles magnétiques plus vastes qui relaient l’énergie encore plus haut dans l’atmosphère du Soleil, via des ondes dites d’Alfven. » souligne Tahar Amari.

Ces cordes ne contribuent alors pas seulement à ce chauffage localisé : elles génèrent aussi de petites éruptions, certes moins violentes que celles des régions actives, mais qui transportent aussi de l’énergie et participent au chauffage de l’atmosphère solaire.

Les cordes magnétiques pourraient ainsi constituer un chaînon énergétique clé entre la surface du Soleil et son atmosphère supérieure, et fournir une vision unifiée des processus éruptifs dans les régions actives et calmes de notre étoile. Pour les scientifiques, l’histoire continue puisque les observations en cours de Solar Orbiter et du télescope DKIST apporteront de nouvelles données.

* La collaboration internationale a rassemblé des chercheurs du CNRS, de l’École Polytechnique, de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA), de la Predictive Science Incorporation (San Diego), d’Inria, de l’Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS), du CEA et du National Solar Observatory (Hawaï).

** CPHT : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France

Référence de l’article : The Ubiquity of Twisted Flux Ropes in the Quiet Sun, Tahar Amari et al., The Astrophysical Journal Letters, mars 2025 : https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adb74f