ondes du vent solaire

Une balançoire qui se balance sur une colline à dents se comporte étrangement : sans impulsions, elle reste coincée dans le premier creux, mais avec des coups rythmiques, elle peut monter, descendre ou s'immobiliser.

Sur une route étroite, deux caravanes avancent l'une vers l'autre. L'une, large et lente, transporte une cargaison de densité. L'autre, une file de chariots légers chargés de courant, se faufile entre les premiers. Ainsi, dans la décharge d'un magnétron coexistent deux structures qui tournent en sens opposés : la raie de densité et les filaments de courant.

La couronne solaire est l'atmosphère externe du Soleil, chauffée à des millions de degrés. Comment elle se réchauffe n'est pas encore totalement élucidé. L'un des candidats est les ondes de torsion : elles tordent les lignes de champ magnétique, comme si vous tordiez un élastique.

Nuit à La Palma. Le télescope William Herschel de 4,2 mètres est pointé sur Vénus. Au foyer, le polarimètre expérimental ExPo, conçu pour capturer la lumière fantôme des exoplanètes.

Une casserole de bouillie qui bout à feu vif : les bulles remontent les grains du fond à la surface. Un mécanisme similaire opère sur une étoile à neutrons. Accumulant hydrogène et hélium de l'étoile voisine, elle déclenche de temps à autre une explosion nucléaire puissante — un sursaut X.

Un phare envoie son signal à travers une tempête de miroirs — c'est à peu près ce que vivent les sursauts radio rapides lorsqu'ils tentent de quitter les environs d'un magnétar. Un magnétar est une étoile à neutrons dont le champ magnétique est un quadrillion de fois plus intense que celui de la Terre.

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.

Un claquement de mains comprime l'air qui s'échappe sur les côtés – c'est le choc le plus simple. Dans l'espace, ce sont les étoiles qui explosent qui jouent le rôle des paumes : leurs ondes de choc compriment brusquement le gaz et déclenchent un mélange chaotique – la turbulence.

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.

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.

La cime d'un grand arbre s'agite sous le vent, mais les racines et le tronc restent cachés sous terre. Sur le Soleil, ces racines invisibles sont les champs magnétiques. Ils émergent des profondeurs, traversent toute l'atmosphère et dirigent le mouvement du gaz surchauffé – le plasma.

Deux étoiles à neutrons se rapprochent en spirale, prêtes à fusionner en un instant. Leur danse ne dure que quelques fractions de seconde, mais juste avant le final, l'une des étoiles percute l'enveloppe magnétique de l'autre — tel un nageur qui fend l'eau en soulevant des vagues. À cet instant naît un système complexe de courants qui emportent l'énergie au loin.

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.

L'espace interstellaire n'est pas vide : il est rempli d'un gaz ténu, tantôt chaud, tantôt froid. Les frontières entre ces régions évoquent les parois entre des bulles de savon.

Une onde de choc dans la couronne solaire ressemble à un bang supersonique d'avion, mais au lieu de l'air, c'est du plasma surchauffé, et au lieu du son, c'est un saut de densité et de champ magnétique. Le 10 mars 2024, une telle onde a traversé la partie ouest du disque solaire.

Les ondes radio qui traversent la couronne solaire — l'enveloppe externe du soleil — sont déformées exactement comme l'air qui tremble au-dessus d'un asphalte brûlant. Cette brume de chaleur est causée par les flux bouillonnants de particules chargées : le vent solaire.

Au-dessus de la surface du Soleil flottent de longs rubans de gaz lumineux : les streamers. On dirait de gigantesques harpes tendues dans la couronne. Lorsqu'une vague parcourt un tel ruban, il tremble et se courbe, comme une corde après un pincement.

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.

Autour de certaines étoiles binaires serrées, où une naine blanche aspire de la matière à son étoile compagne, les astronomes observaient une arche lumineuse. On la prenait pour une onde de choc — le lieu où le vent stellaire rapide percute le gaz interstellaire. Mais de nouvelles observations montrent que l'arche n'est pas unique.

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

Le radiotélescope capte un signal de la nébuleuse du Crabe — et sur l'écran, au lieu d'une ligne régulière, apparaissent des bandes claires et sombres, comme sur la peau d'un zèbre. C'est l'émission du pulsar, une étoile à neutrons en rotation rapide, vestige d'une explosion de supernova.

Le 10 octobre 2024. Le Soleil a éjecté en direction de la Terre un nuage de plasma magnétisé — et quatre engins spatiaux, stationnés en un même point entre le Soleil et la Terre, ont enregistré simultanément les bouillonnements de ce nuage.

Le Soleil projette parfois dans l'espace des nuages entiers de particules chargées. En général, les plus rapides – celles qui ont le plus d'énergie – arrivent les premières à la sonde, comme des sprinteurs sur une longue distance.

Les sondes Parker Solar Probe et Solar Orbiter volent près du Soleil et mesurent le vent solaire — le flux de particules chargées qui souffle en permanence de notre étoile. Dans ce vent, on rencontre de brusques plis du champ magnétique, en forme de Z.

Dans le flux de particules chargées qui souffle en continu depuis le Soleil, il arrive que des sursauts radio apparaissent — de brefs signaux puissants sur une fréquence que l'on peut capter avec un récepteur radio ordinaire. Jusqu'à présent, on ignorait comment ces signaux naissaient précisément dans ce flux.

Une éclipse solaire totale offre de rares minutes où la Lune masque le disque brillant du Soleil, révélant son atmosphère externe, la couronne.

À l'intérieur des planètes géantes, comme Jupiter et Saturne, la chaleur ne monte pas toujours librement. Les éléments lourds, plus abondants dans certaines couches que dans d'autres, empêchent le fluide chaud de remonter. Il se produit alors une semi-convection : un mélange où la chaleur et la composition se propagent à des vitesses différentes.

Le gaz incandescent qui s'écoule du Soleil n'est pas un flux continu, mais plutôt une soupe de particules chargées. Dans cette soupe, des vagues ne cessent de bouillonner : les champs électriques s'embrasent et s'éteignent, comme les rides sur l'eau après qu'on y a jeté une pierre. L'une de ces vagues est l'onde acoustique ion-ion.

Dans un gaz brûlant de particules chargées — le plasma — les champs électriques chaotiques agissent comme un tamis. Une particule lente s'entoure d'un nuage de charges opposées qui neutralise le champ externe. Une particule rapide, elle, perd cette armure et se fait accélérer.

Le vent solaire n'est pas un ruisseau tranquille, mais une soupe bouillonnante de particules chargées. La sonde Parker, en plongeant vers le Soleil lui-même, a capté deux types de vagues-mixeurs.

La croûte d'un magnétar se fissure en quelques millisecondes. Un déplacement en profondeur engendre des ondes sismiques qui courent à la surface et secouent le champ magnétique.