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Photo du soleil prise le 16 mai 2020 par l’instrument EUI, dans l’extrême ultra-violet, de la sonde Solar Orbiter, à mi-distance entre la Terre et le Soleil, et diffusée par l’Agence spatiale européenne le 16 juillet 2020 © Solar Orbiter/EUI/Esa/Nasa/AF

Une multitude de « feux de camp » chauffant la couronne du Soleil pourrait expliquer comment sa température dépasse de très loin celle de sa surface, une véritable énigme physique que tente de percer la sonde Solar Orbiter. À ce jour « on n’a pas d’explication cohérente à ce phénomène », a indiqué à l’AFP l’astronome Frédéric Auchère, de l’Institut d’astrophysique spatiale.

Cela fait plus de 70 ans que ça dure, quand on s’est aperçu que la couronne solaire – l’atmosphère du Soleil, dont le disque blanc chauffe la Terre – dépassait le million de degrés Celsius alors que la température de surface du Soleil culmine à 5500 degrés. « Quand on s’en éloigne, la température baisse un peu, comme un radiateur qui chauffe moins quand on s’en écarte », mais très vite, cette température remonte très haut, raconte l’astronome, qui co-signe deux études dans .

C’est là qu’entre en jeu Solar Orbiter, la sonde de l’Agence spatiale européenne et de la Nasa qui a pris l’an dernier ses premières images du Soleil. Une observation de cinq minutes qui visait simplement à vérifier le bon fonctionnement de ses instruments. Prises à environ 77 millions de kilomètres du Soleil, à mi-distance entre la Terre et son astre, ces images ont révélé un phénomène nouveau : de mini-éruptions solaires, omniprésentes à la surface, baptisées « feux de camp ».

Depuis, une équipe de scientifiques européens, américains et russes, a eu accès aux données calibrées, c’est-à-dire « propres », prises par un instrument de la sonde qui prend des images dans l’extrême ultra-violet. Grâce à lui, « on a pu voir des structures très fines dans l’atmosphère du Soleil », explique M. Auchère, et déterminer qu’il s’agit de « copies à petite échelle d’évènements plus gros qu’on connaissait déjà ».

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Images du Soleil prises de mai à juin 2020 par les instruments EUI et PHI de la sonde Solar orbiter, et diffusées par l’Agence spatiale européenne le 16 juillet 2020 © Solar Orbiter/EUI/Esa/Nasa/AFP

D’une longueur observée de 400 à 4000 km (minuscule à l’échelle du Soleil), ils surgissent entre 1000 et 5000 km au-dessus de la surface du soleil – la photosphère. Éphémères, ils se manifestent sur des durées très courtes, allant de 10 à 200 secondes. Mais en atteignant dans ce laps de temps très court une température « coronale », de plus d’un million de degrés Celsius.

Les scientifiques supposent qu’ainsi « l’atmosphère serait chauffée par cette myriade de petits flashs se produisant un peu partout », explique M. Auchère qui a co-signé son étude avec David Berghmans, de l’Observatoire royal de Belgique, et David Long, du Laboratoire britannique de sciences de l’espace Mullard. 

Une deuxième étude, menée par le scientifique chinois Yajie Chen et le Pr Hardi Peter, de l’Institut allemand Max Planck, a modélisé le phénomène en utilisant les observations de Solar Orbiter. Elle aboutit à une conclusion similaire, en suggérant que « ce processus contribue de façon significative à l’échauffement de la couronne ».

Mais tous s’empressent d’ajouter qu’il faudra attendre d’autres observations plus détaillées pour confirmer un scénario, à priori improbable, dans lequel « on essaie de chauffer l’atmosphère de cette grosse étoile avec des allumettes », comme le résume joliment M. Auchère. Une atmosphère qui s’élève à des millions de kilomètres de la surface. « On essaie de savoir s’il y a assez de ces petites éruptions et si elles transportent assez d’énergie pour amener la couronne à la température qui est la sienne », ajoute-t-il.

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Vue d’artiste de la sonde Solar Orbiter devant le Soleil, diffusée par l’Agence spatiale européenne le 10 février 2020 © Esa/AF

Il faut s’armer d’un peu de patience. Solar Orbiter déploiera tous ses talents à l’automne, quand sa batterie d’instruments sera pleinement opérationnelle. Avec le spectrographe SPICE – dont Frédéric Auchère est responsable scientifique –, on attend des mesures précises de température et de densité de l’atmosphère solaire, et donc de ces « feux de camp ».

Le polarimètre PHI lui, va dresser des « cartes » éphémères des innombrables champs magnétiques qui parcourent sa surface et dont on suppose que l’interaction est le moteur des feux de camp. Ces interactions sont au cœur des éruptions solaires de plus grande taille.

Il faudra attendre février-mars prochain, quand la sonde s’aventurera deux fois plus près du Soleil que lors de son premier passage, pour y voir encore plus clair, et surtout plus petit, avec des détails de 200 km seulement, contre 400 aujourd’hui. Et qui sait, peut-être de plus petits feux, encore plus nombreux.