phénomènes magnétiques solaires

Une avalanche dans un tas de sable commence par un seul grain. Personne ne sait exactement où il se détachera ni quelle sera l'ampleur de l'écroulement. Mais si l'on verse du sable pendant longtemps, le tas atteint de lui-même un état où les avalanches de toutes tailles – des petites coulées aux effondrements géants – suivent la même loi.

Sur le Soleil, il existe des régions calmes où le champ magnétique est presque invisible. Mais même là, les ondes sonores trouvent des passages pour s'élever plus haut. Ces passages sont des tubes magnétiques qui s'élargissent vers le haut, comme des entonnoirs. À l'intérieur, le son se propage plus librement.

Dans la couronne solaire, il pleut de temps en temps — mais pas de l'eau, du plasma. Le gaz surchauffé se refroidit, se condense en amas et s'élance vers le bas le long des boucles magnétiques, comme des gouttes sur des gouttières invisibles.

Une tache solaire — petit îlot sombre sur la surface de feu — mène une vie tumultueuse. Sous elle, dans les profondeurs invisibles, flottent d'immenses boucles magnétiques, semblables à des câbles torsadés.

La couronne solaire vit sa propre vie trépidante. Les champs magnétiques y obéissent aux mouvements de la surface dense (la photosphère) du Soleil, mais parfois ils redessinent eux-mêmes le motif magnétique.

Une cascade qui ne se réchauffe pas en tombant mais qui gèle : c'est à peu près ce que fait le gaz qui s'écoule sur une étoile à neutrons dans un pulsar à rayons X lorsque l'étoile brille faiblement. D'habitude, la matière qui tombe s'échauffe jusqu'à devenir incandescente, mais une nouvelle étude montre l'inverse.

Dans les immenses nuages de gaz ténu qui emplissent l'espace entre les étoiles, ça bouillonne en permanence. Explosions de supernovae, flux en collision : tout cela secoue le plasma. Et dans ces ondulations, comme on l'a découvert, se cache un mécanisme de naissance des champs magnétiques.

Le Soleil n'est pas qu'une boule de feu, c'est un orchestre colossal dont les cordes sont les filaments solaires — d'immenses arches de plasma dense qui flottent dans la couronne surchauffée. Ils frémissent, et chaque oscillation est une mélodie chiffrée des champs magnétiques.

Les éruptions solaires sont de puissantes explosions sur le soleil, capables de mettre hors service des satellites et de priver des villes entières d'électricité. Leur prédiction est compliquée par l'enchevêtrement des champs magnétiques dans les taches solaires.

Le Soleil n'est pas seulement une source de lumière, c'est un laboratoire géant où naissent des particules fantômes. Chaque seconde, des milliards de neutrinos traversent votre corps sans presque le remarquer. Mais à l'intérieur du Soleil, ces particules se comportent différemment : elles changent de type en plein vol, comme un acteur qui joue trois rôles dans la même pièce.

Une tache solaire se refroidit, et au-dessus d'elle, un filament sombre — une protubérance — reste suspendu pendant des semaines. À l'intérieur, comme un ressort comprimé, se cache un champ magnétique. Il peut être disposé en arches régulières, ou tordu en un câble serré.

Le paradoxe du jeune vent solaire a longtemps tenu en haleine les héliophysiciens. Les mesures montrent qu'à proximité de l'astre, les faisceaux de protons ne sont pas diffus, mais comprimés, comme si quelqu'un leur avait soigneusement donné la forme d'une tête de marteau.

Le Soleil est un chaudron bouillonnant d'hydrogène et d'hélium, où le gaz incandescent est pris au piège de lacets magnétiques. Lorsque ces câbles invisibles se reconnectent, une énergie comparable à des milliards d'explosions thermonucléaires est libérée. Où va-t-elle ?

En décembre 2011, la comète Lovejoy s'est audacieusement frayé un chemin à travers la couronne incandescente du soleil. Juste après, une éruption. Les scientifiques ont vérifié si la comète avait pu la provoquer. L'atmosphère du soleil est parcourue de boucles magnétiques tendues, comme la corde d'un arc bandé.

Un chaudron géant qui couve presque toujours, mais qui projette parfois des gerbes d'étincelles. C'est à peu près le comportement du trou noir supermassif au centre de notre galaxie – l'objet Sagittaire A*. Il est quatre millions de fois plus massif que le Soleil et se trouve à 26 000 années-lumière de nous.

Une fine couche d'huile à la surface de l'eau se fragmente en gouttelettes au moindre choc. Quelque chose de similaire se produit dans le vent des pulsars — le flux de particules éjecté par une étoile à neutrons en rotation rapide. Ce flux contient également des couches de plasma qui peuvent se briser en amas — les îles magnétiques.

Dans la couronne solaire surchauffée, où la température dépasse le million de degrés, flottent des nuages froids et denses : les protubérances solaires. Elles restent suspendues pendant des semaines, sans tomber ni se dissoudre, comme des icebergs dans un océan bouillant. Comment sont-elles arrivées là ?

Le vent solaire — un flux de particules chargées venant du Soleil — percute le gaz ténu qui remplit l'espace entre les étoiles. De cette collision naît une faible émission de rayons X. Pour les astronomes, c'est comme un brouillard devant les phares : il empêche de distinguer les objets lointains.

Autour des petites naines rouges, fraîches mais extrêmement turbulentes, on trouve souvent des exoplanètes de la taille de la Terre.

Un flux de gaz incandescent file depuis une étoile — et soudain, il s'étouffe, comme s'il avait heurté un mur invisible. C'est exactement ce que des chercheurs ont observé en tentant de reproduire une éruption stellaire à l'échelle du laboratoire.

Le vent solaire n'est pas un flux régulier, mais plutôt un flux saccadé. À l'intérieur, les protons et les noyaux d'hélium ne volent pas à une seule vitesse, mais avec une dispersion, comme des gouttes dans un jet d'eau. Habituellement, cette dispersion est décrite par une simple courbe en cloche.

La matière noire est cette substance invisible qui empêche les galaxies de s'éparpiller. Si ses particules se désintègrent parfois près du Soleil, elles éjectent des flux de particules rapides – comme des marteaux invisibles qui frappent la lumière.

Pendant un orage, le ciel fonctionne comme une pile géante : la charge électrique s'accumule dans le nuage, et l'éclair la décharge. Cette charge est invisible, mais les particules cosmiques — les muons, qui pleuvent constamment sur la Terre depuis l'espace — la ressentent.

Sur le Soleil, il arrive que d'immenses nuages de plasma tentent de s'échapper dans l'espace. Mais souvent, ils n'y parviennent pas : une cage magnétique invisible les retient près de la surface. Ces éruptions ratées sont dites « confinées ». Les scientifiques ont construit un modèle informatique pour comprendre comment fonctionne cette cage.

Dans le nuage sombre G351, où de nouvelles étoiles s'apprêtent à naître du gaz et de la poussière, le champ magnétique s'est incurvé comme un sablier. Une telle forme est la signature d'un champ qui ne se contente pas d'observer la naissance des étoiles, mais qui y participe activement.

La couronne du Soleil ressemble à un pissenlit ébouriffé : de brillantes boucles en forme de pétales retiennent le gaz chaud près de la surface, et entre elles, de longs jets ténus s'échappent dans l'espace. Ces jets – la couche de courant héliosphérique – s'étendent à travers tout le système solaire.

À la surface du Soleil, il existe des taches sombres : des régions où le champ magnétique est très intense et freine l'ébullition du gaz incandescent. De temps à autre, des ondes de choc parcourent l'atmosphère de la tache, comme une rafale de vent qui comprime l'air devant elle.

Le pulsar X Centaurus X-3 est une étoile à neutrons qui tourne rapidement et émet des impulsions de rayons X, tel un phare.

Une éruption solaire ressemble à un court-circuit dans une enseigne au néon géante. À l'intérieur du Soleil, les champs magnétiques s'enroulent en boucles, comme des élastiques torsadés, et lorsqu'ils se reconnectent, de l'énergie est libérée dans l'espace.

Les rayons cosmiques sont des particules chargées qui nous parviennent d'explosions d'étoiles lointaines. Mais avant d'atteindre le détecteur, elles traversent la bulle du vent solaire. Le Soleil respire : tantôt il gonfle cette bulle, tantôt il la comprime.

Si l'on jette une pierre dans un étang, des cercles se propagent à la surface. Dans un minuscule cristal magnétique, il y a aussi des ondes — mais ce n'est pas l'eau qui oscille, c'est la direction de l'aimantation. Ces ondes sont appelées ondes de spin. Elles parcourent le cristal comme des rides à la surface et peuvent transporter de l'information.

Une éruption solaire, c'est comme un ressort géant que l'on a tordu, tordu, et qui se détend brusquement. L'énergie accumulée dans le champ magnétique est projetée dans l'espace en quelques minutes, chauffant le plasma à des millions de degrés.

Deux vieux engins, lancés en 1977, traversent l'espace interstellaire, cette région où l'influence du Soleil s'estompe. Le Soleil ne se contente pas de briller : il émet en permanence un flux de particules chargées qui forme autour de notre système une bulle géante, l'héliosphère.

Sur le Soleil, des explosions se produisent régulièrement, projetant dans l'espace d'immenses nuages de particules chargées. Un tel nuage se dirige vers la Terre et peut endommager les satellites, perturber les communications radio et même priver des villes d'électricité.

Le Soleil éjecte de temps à autre d'immenses nuages de plasma dans l'espace — les éjections de masse coronale. À l'intérieur de ces nuages se trouvent souvent des protubérances emmêlées — des amas de matière plus froids et plus denses. C'est eux qui contiennent beaucoup d'atomes neutres, lesquels émettent une lumière vive dans certaines raies.

Le Soleil ne fait pas que briller : il émet en continu des flux de particules minuscules, les neutrinos. Ils naissent dans les réactions de fusion nucléaire au cœur et traversent l'étoile presque sans entrave.

Une éruption solaire, c'est un peu comme un ressort brusquement détendu. Dans la couronne solaire, l'énergie s'accumule dans un champ magnétique tordu, puis elle est libérée d'un coup, accélérant les particules et chauffant le plasma.

Le 1er octobre 2024, une éruption de classe X7.1, l'une des plus puissantes, s'est produite sur le Soleil. Deux sondes spatiales, HXI et STIX, l'ont observée sous des angles différents, comme deux yeux, et, combinées à un modèle informatique, ont permis de reconstituer une image tridimensionnelle.

Le Soleil émet en permanence un flux de particules chargées, principalement de l'hydrogène — le vent solaire. Parfois, le Soleil éjecte des nuages denses de gaz magnétisé, à l'intérieur desquels règne généralement un calme plat.

Une jeune étoile ressemble à une toupie à plusieurs étages : ses couches externes tournent plus lentement que ses couches internes. Le champ magnétique y agit comme des fils solides qui relient ces couches entre elles. Lorsque les vitesses diffèrent, les fils commencent à se tordre et à se tendre de plus en plus.