Des éruptions solaires créées en laboratoire pour la première fois

Les éruptions solaires sont des phénomènes impressionnants qui se produisent à la surface du Soleil et libèrent de grandes quantités d’énergie sous forme de lumière, de chaleur et de particules chargées. Ces particules peuvent atteindre la Terre et perturber les communications, les satellites et les réseaux électriques. Pour mieux comprendre comment les éruptions solaires se déclenchent et comment elles accélèrent les particules à une vitesse proche de celle de la lumière, les scientifiques ont réussi à les simuler en laboratoire à l’aide d’un dispositif expérimental.

Le mystère des boucles coronales

Les éruptions solaires se produisent dans des arcs de plasma appelés boucles coronales, qui s’étendent à partir de la surface du Soleil et suivent les lignes du champ magnétique du Soleil. Ces boucles peuvent atteindre 100 000 km de long et durer de quelques minutes à plusieurs heures. Elles servent d’autoroutes aux particules chargées qui se déplacent dans le plasma.

Parfois, les boucles coronales libèrent soudainement une énorme quantité d’énergie dans l’espace, des milliards de fois plus puissante que l’explosion nucléaire la plus puissante jamais observée sur Terre. Ces explosions s’accompagnent de rayons X et de particules énergétiques potentiellement dangereux pour la Terre et ses satellites. Les scientifiques étudient les causes de ces explosions et la manière dont elles accélèrent les particules.

Un modèle réduit du Soleil

Pour étudier les éruptions solaires, des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) aux États-Unis ont créé un modèle réduit du Soleil dans leur laboratoire. Ils ont utilisé un dispositif qui convertit les éruptions électriques en jets de plasma. Le dispositif se compose d’électrodes, d’électro-aimants et d’injecteurs de gaz dans une chambre à vide. Le gaz est injecté dans la zone des électrodes après que les électro-aimants ont créé un champ magnétique.

Les boucles coronales sont créées lorsqu’une décharge électrique ionise le gaz, le transformant en plasma. L’expérience dure environ 10 millisecondes et se déroule sur une distance de 20 centimètres, mais des caméras à grande vitesse capturent l’intégralité du phénomène.

— © NASA Goddard Space Flight Center / Wikimedia Commons

Les secrets des éruptions solaires révélés

Les résultats de l’expérience ont montré que les boucles coronales se comportent de la même manière que les boucles solaires observées depuis les satellites. Elles présentent des instabilités qui provoquent des oscillations et des torsions du plasma, ainsi que des éruptions qui libèrent des particules énergétiques. Ces éruptions sont provoquées par la reconnexion magnétique, un phénomène qui se produit lorsque les lignes de champ magnétique se brisent et se reconnectent de manière explosive, libérant ainsi de grandes quantités d’énergie.

Les chercheurs ont également constaté que les boucles coronales sont structurées comme des cordes, composées de brins entrelacés qui peuvent se rompre individuellement. La rupture d’un brin crée un pic de tension négative qui accélère les particules chargées à des énergies très élevées. Ces particules produisent ensuite des rayons X lorsqu’elles décélèrent.

Cette étude nous permet de mieux comprendre les éruptions solaires et les mécanismes qui les provoquent. Les scientifiques prévoient maintenant de poursuivre leurs recherches afin de comprendre plusieurs autres phénomènes qui se produisent à la surface du Soleil.

Par Eric Rafidiarimanana, le 26 avril 2023