Les images les plus précises à ce jour de la photosphère du Soleil, captées à l’aide du télescope solaire Daniel K. Inouye à Hawaï, révèlent un paysage inédit : des dizaines de vortex tourbillonnants et de fines rayures sculptent les bordures des zones magnétiques à sa surface.

L’astrophysicien David Kuridze, de l’Observatoire solaire américain (NSO), et ses collègues allemands et sud-coréens associent ces formes à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz (IKH), un phénomène classique de dynamique des fluides. Ce dernier se produit lorsque deux fluides glissent l'un à côté de l'autre à des vitesses différentes, créant des ondulations caractéristiques qui ressemblent à des vagues d'océan.

C’est la première confirmation connue de ce phénomène à la surface du Soleil, explique David Kuridze dans un communiqué publié par le NSO.

Pour l’établir hors de tout doute, l'équipe internationale a combiné ses observations à des simulations informatiques, et son constat est clair : la signature de l'instabilité de Kelvin-Helmholtz est bel et bien présente à la surface du Soleil.

C'est une percée dans notre compréhension de la dynamique et de l'évolution du plasma solaire et stellaire.

Plus complexe qu’on pensait

Les nouvelles images révèlent toute la complexité de la photosphère. Elles permettent de mieux comprendre les régions magnétiquement actives de la fine couche de son atmosphère où le plasma fluide devient transparent, permettant à la lumière de s'échapper, notent les auteurs de l’étude publiée dans la revue Nature (en anglais).

Selon ces derniers, la présence d’IKH explique – en partie du moins – pourquoi l'atmosphère externe du Soleil atteint des températures bien plus élevées que sa surface. Elle permet aussi de mieux comprendre la manière dont l'énergie magnétique s'accumule et se déplace dans la photosphère.

Comprendre comment l'énergie se transfère dans les petits tourbillons à la surface permettra d’améliorer nos modèles de prévision de la météo spatiale, soulignent les chercheurs dans le communiqué.

Ce gros plan, à une échelle de quelques dizaines de kilomètres, met en évidence des frontières magnétiques déformées et des striations sombres ultrafines associées à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz.

Photo : NSF / NSO / AURA / MPS

À l'origine des éruptions solaires

En fait, les zones magnétiques où se trouvent les tourbillons sont à l’origine des éruptions solaires et des éjections de masse coronale. Ces gigantesques bulles de plasma et de champ magnétique sont projetées dans l'espace et prennent de quelques heures à quelques jours pour atteindre la Terre.

Ces bulles peuvent provoquer des orages géomagnétiques capables de perturber les infrastructures humaines, notamment les réseaux électriques, les satellites, la navigation GPS et les communications humaines.

Le 10 mai 2023, la NASA a capturé cette image d'une éruption solaire. Ces éruptions ont projeté plusieurs nuages de plasma vers la Terre.

Photo : NASA / Observatoire des dynamiques solaires (SDO)

Pour mieux se préparer

Jusqu’à aujourd'hui, les modèles de météo solaire prédisaient avec une certaine précision le moment où des tempêtes solaires sont déclenchées, mais ils n’étaient pas parfaits.

En observant le Soleil à une échelle aussi fine grâce au télescope Daniel K. Inouye, les scientifiques espèrent passer d'une météo spatiale réactive à une météo prédictive, indiquent les chercheurs.

L’équipe de l’astrophysicien David Kuridze travaille maintenant à mettre au point des programmes informatiques capables de repérer et d'étudier automatiquement les vortex observés grâce à la haute résolution du télescope Inouye.

Le simple fait d’anticiper une tempête solaire quelques heures ou quelques jours avant qu'elle se produise permettrait de mettre plus rapidement en mode sécurité les réseaux de communication.