Alors que le monde fait face à la pandémie de coronavirus, des chercheurs de l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaï (IfA) ont travaillé dur pour étudier la couronne solaire, l’atmosphère la plus externe du soleil qui s’étend dans l’espace interplanétaire. Ce flux de particules chargées rayonnant de la surface du soleil s’appelle le vent solaire et se dilate pour remplir tout le système solaire.

Les propriétés de la couronne solaire sont une conséquence du champ magnétique complexe du soleil, qui est produit à l’intérieur du soleil et s’étend vers l’extérieur. Une nouvelle étude de Benjamin Boe, étudiant diplômé de l’IfA, publiée mercredi 3 juin dans l’Astrophysical Journal, a utilisé les observations d’éclipse solaire totale pour mesurer la forme du champ magnétique coronal avec une résolution spatiale plus élevée et sur une zone plus grande que jamais.

La couronne est plus facilement visible lors d’une éclipse solaire totale — lorsque la lune est directement entre la Terre et le soleil, bloquant la surface brillante du soleil. Les progrès technologiques importants des dernières décennies ont déplacé une grande partie de l’attention vers les observations spatiales à des longueurs d’onde de lumière non accessibles depuis le sol, ou vers de grands télescopes au sol tels que le télescope solaire Daniel K. Inouye sur Maui. Malgré ces avancées, certains aspects de la couronne ne peuvent être étudiés que lors d’éclipses solaires totales.

C’est pourquoi la conseillère de Boe et experte en recherche coronale, Shadia Habbal, dirige un groupe de chasseurs d’éclipses effectuant des observations scientifiques pendant les éclipses solaires depuis plus de 20 ans. Les soi-disant « sherpas du vent solaire » parcourent le globe à la poursuite d’éclipses solaires totales, transportant des instruments scientifiques sensibles dans des avions, des hélicoptères, des voitures et même des chevaux pour atteindre les emplacements optimaux. Ces observations d’éclipses solaires ont conduit à des percées en dévoilant certains des secrets des processus physiques définissant la couronne.

« La couronne a été observée avec des éclipses solaires totales pendant plus d’un siècle, mais jamais auparavant des images d’éclipse n’avaient été utilisées pour quantifier sa structure de champ magnétique », a expliqué Boe, « Je savais qu’il serait possible d’extraire beaucoup plus d’informations en appliquant des techniques modernes de traitement d’images aux données d’éclipse solaire. »Boe a tracé le schéma de la distribution des lignes de champ magnétique dans la couronne, en utilisant une méthode de traçage automatique appliquée aux images de la couronne prises au cours de 14 éclipses au cours des deux dernières décennies. Ces données ont permis d’étudier les changements de la couronne sur deux cycles magnétiques de 11 ans du soleil.

Boe a constaté que le motif des lignes de champ magnétique coronal est très structuré, avec des structures vues à des échelles de taille allant jusqu’à la limite de résolution des caméras utilisées pour les observations. Il a également vu le modèle changer avec le temps. Pour quantifier ces changements, Boe a mesuré l’angle du champ magnétique par rapport à la surface du soleil.

Pendant les périodes d’activité solaire minimale, le champ de la couronne émanait presque directement du soleil près de l’équateur et des pôles, tandis qu’il sortait sous divers angles aux latitudes moyennes. Pendant le maximum d’activité solaire, en revanche, le champ magnétique coronal était beaucoup moins organisé et plus radial.

« Nous savions qu’il y aurait des changements au cours du cycle solaire », a fait remarquer Boe, « mais nous ne nous attendions jamais à l’extension et à la structure du champ coronal. Les futurs modèles devront expliquer ces caractéristiques afin de bien comprendre le champ magnétique coronal. »

Ces résultats remettent en question les hypothèses actuelles utilisées dans la modélisation coronale, qui supposent souvent que le champ magnétique coronal est radial au-delà de 2,5 rayons solaires. Au lieu de cela, ces travaux ont révélé que le champ coronal était souvent non radial à au moins quatre rayons solaires.

Ce travail a d’autres implications dans d’autres domaines de la recherche solaire, y compris la formation du vent solaire, qui a un impact sur le champ magnétique terrestre et peut avoir des effets sur le sol, tels que des pannes de courant.

 » Ces résultats présentent un intérêt particulier pour la formation du vent solaire. Cela indique que les idées principales pour modéliser la formation du vent solaire ne sont pas complètes et que notre capacité à prédire et à nous défendre contre la météorologie spatiale peut donc être améliorée « , a déclaré Boe.

L’équipe planifie déjà ses prochaines expéditions d’éclipse, la prochaine étant prévue pour l’Amérique du Sud en décembre de cette année.

Les résultats sont publiés dans le numéro du 3 juin de l’Astrophysical Journal, et sont également disponibles sous forme de préimpression sur arXiv.