La sonde Solar Orbiter, dirigée par l’Agence spatiale européenne, a traversé une torsion en forme de S connue sous le nom d’« inversion » dans le champ magnétique du vent solaire. En relevant l’empreinte des particules insaisissables au sein de cette inversion, Solar Orbiter a retracé son origine jusqu’à la surface du Soleil et révélé davantage d’informations sur le magnétisme solaire – l’instigateur indiscipliné des dangereuses tempêtes solaires.
Le Soleil possède un champ magnétique intense et agité. Ce champ ne régit pas seulement l’étoile elle-même : il est également entraîné vers l’extérieur le long des lignes de champ par le vent solaire, un flux de particules chargées chaudes (plasma) qui se déverse en continu du Soleil dans l’espace. Ces lignes peuvent se tordre, se rompre ou se replier sur elles-mêmes au cours de leur voyage à travers le Système solaire. Ensemble, le vent solaire et ses lignes de champ dynamiques créent toutes sortes d’activités passionnantes que nous pouvons étudier pour comprendre ce qui se passe sur notre étoile et autour d’elle.
Déjà en 2022, l’ESA rapportait que Solar Orbiter avait repéré une torsion dans le champ magnétique du vent solaire connue sous le nom d’« inversion ». Si des inversions ont été fréquemment repérées près du Soleil, les scientifiques débattent encore de leur mode de formation. En observant depuis le large, Solar Orbiter a contribué à résoudre une pièce de ce puzzle, confirmant que l’inversion est bien en forme de S : quelque chose que les scientifiques avaient prédit mais jamais observé directement.
La sonde a maintenant apporté une autre pièce cruciale à ce puzzle en retraçant une inversion jusqu’à sa source au niveau du Soleil. « Solar Orbiter a traversé une inversion de très grande taille », déclare Jesse Coburn, du CNRS/LPP, en France, auteur principal du nouvel article. « Grâce à cela, nous avons pu y échantillonner des particules rarement observées, qui portent les empreintes révélatrices de leur origine. »
Pas l’un ou l’autre, mais les deux
Pour établir ce lien, Jesse et ses collègues ont utilisé l’instrument Solar Wind Analyser (SWA) de Solar Orbiter afin d’échantillonner le plasma constituant l’inversion. À ce moment-là, Solar Orbiter se trouvait à peu près à mi-chemin entre la Terre et le Soleil.
Ils ont trouvé un mélange de particules chargées d’oxygène et de carbone qui n’aurait pu se former que d’une seule manière : au sein de boucles de champ magnétique chaudes à la surface du Soleil.
« Deux grandes théories concurrentes expliquent la formation d’une inversion et, par extension, celle du vent solaire », ajoute Jesse. « Le mélange spécifique de particules détecté par Solar Orbiter est la preuve irréfutable d’un processus de formation connu sous le nom de « reconnexion par échange » ».
Ce type de reconnexion se produit lorsque des régions du Soleil aux propriétés magnétiques différentes interagissent. Dans l’atmosphère du Soleil, les régions ouvertes possèdent des lignes de champ qui s’étendent au loin comme des autoroutes, permettant à la matière de filer le long d’elles jusque dans l’espace. Les régions fermées ont des lignes qui s’étendent d’abord dans l’espace avant de se recourber vers le Soleil, créant des boucles fermées. Lorsqu’une région ouverte interagit avec une région fermée, les lignes peuvent s’entasser, se rompre et se reconnecter de différentes manières, permettant au plasma auparavant piégé dans une boucle de s’échapper dans l’espace.
C’est ce qui s’est produit avec cette inversion – mais ce n’est pas tout. La théorie alternative de la formation des inversions fait intervenir des processus liés aux ondes et à la turbulence (le type d’ondes que Solar Orbiter a montré jouer un rôle clé dans le chauffage et l’accélération du vent solaire).
« Fait passionnant, nous observons aussi des signes de ces phénomènes, mais probablement seulement après que l’inversion s’est élancée dans l’espace », déclare la coauteure Stephanie Yardley, de l’université de Northumbria, au Royaume-Uni. « Une fois que l’inversion a quitté le Soleil, les ondes et la turbulence prennent le relais et régissent son mouvement.
« Dans l’ensemble, il semble que les deux processus – la reconnexion par échange et les ondes et la turbulence – interviennent dans la formation des inversions et dans leur déplacement à travers l’espace. Notre découverte réconcilie les deux, montrant qu’ils opèrent simplement à différentes étapes de la vie d’une inversion. »
Des inversions aux tempêtes
Pour réaliser cette découverte, les chercheurs ont étudié les observations in situ des particules de l’inversion obtenues par le SWA de Solar Orbiter, analysé des images du disque solaire et modélisé les champs magnétiques du Soleil ainsi que de l’espace environnant. Ils ont créé un nouveau modèle pour identifier la provenance du plasma ; ce modèle a relié les mesures de Solar Orbiter aux données de la Solar Dynamics Observatory de la NASA afin de révéler la source solaire de l’inversion avec un niveau de détail sans précédent.
Au-delà des inversions, cette découverte révèle comment le Soleil chauffe son atmosphère et accélère les particules du vent solaire dans l’espace. En outre, elle montre que l’atmosphère du Soleil imprime sa signature sur les particules constituant ce vent, nous offrant un moyen possible de lire l’histoire du plasma solaire même à grande distance du Soleil.
« En tant qu’humains sur Terre – et dans l’espace –, nos vies sont étroitement liées à ce qui se passe sur notre étoile. Le vent solaire relie la Terre au Soleil, et notre compréhension de sa dynamique a des implications majeures pour la manière dont nous protégeons notre planète des événements extrêmes de météo spatiale », déclare Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter de l’ESA. « Plus nous en savons, mieux nous pouvons nous préparer aux tempêtes solaires afin de protéger nos infrastructures et nos technologies spatiales. »
« Cette découverte n’aurait tout simplement pas été possible sans Solar Orbiter – aucune autre sonde ne dispose à la fois de la proximité avec le Soleil et des instruments adaptés nécessaires pour établir ce lien. C’est un bel exemple d’une mission qui fournit exactement le type de science que nous savions qu’elle pouvait produire, reliant le Soleil à son environnement plus large et révélant davantage de détails sur notre étoile. »
Article : On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind – Journal : Nature Astronomy – Méthode : Observational study – DOI : Lien vers l’étude par Jesse T. Coburn et al., est publié aujourd’hui dans Nature Astronomy. DOI : 10.1038/s41550-026-02928-0
Source : ESA
