Solar Orbiter remonte un retournement magnétique du vent solaire jusqu’à sa source sur le Soleil

L’Agence spatiale européenne (ESA) affirme que sa sonde Solar Orbiter a suivi un retournement magnétique (switchback), un repli en forme de S du champ magnétique transporté par le vent solaire, jusqu’à son point de départ sur le Soleil. Le résultat provient d’un article dirigé par Jesse Coburn, du CNRS/LPP en France, intitulé « On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind » (Sur l’origine coronale des retournements magnétiques dans le vent solaire) et désormais publié dans Nature Astronomy. Selon l’ESA, l’équipe a identifié la source en analysant les particules que la sonde a trouvées à l’intérieur de la structure.

Le vent solaire est un flux continu de gaz chaud et électriquement chargé, ou plasma, qui entraîne le champ magnétique du Soleil dans le Système solaire. En chemin, les lignes de champ peuvent se tordre, se rompre ou se replier sur elles-mêmes. Les retournements magnétiques sont l’une de ces structures : ils ont souvent été détectés près du Soleil, mais leur mode de formation reste débattu. L’ESA rappelle qu’en 2022, Solar Orbiter en avait observé un à distance et confirmé la forme en S que les chercheurs avaient prédite sans jamais l’avoir vue directement.

Cette fois, la sonde a traversé un retournement magnétique de part en part. « Solar Orbiter a traversé un très grand retournement magnétique », déclare Coburn, expliquant que cela a permis à l’équipe de mesurer des particules rarement observées qui portent des indices sur leur origine. Dans les mesures de l’analyseur de vent solaire SWA (Solar Wind Analyser), effectuées alors que Solar Orbiter se trouvait à peu près à mi-chemin entre la Terre et le Soleil, les chercheurs ont trouvé une combinaison de particules chargées d’oxygène et de carbone. L’ESA indique que ce mélange n’a pu se former qu’à l’intérieur de boucles magnétiques chaudes à la surface du Soleil.

Coburn décrit deux explications principales de la façon dont naissent les retournements magnétiques et, avec eux, le vent solaire. Le mélange de particules soutient la première, la reconnexion d’interchange (interchange reconnection) : des lignes de champ ouvertes, le long desquelles la matière peut s’échapper dans l’espace, rencontrent des boucles fermées qui retombent vers le Soleil, et les lignes se rompent puis se reconnectent, de sorte que le plasma jusque-là piégé dans une boucle s’échappe. L’explication concurrente repose sur les ondes et la turbulence. Coautrice de l’étude, Stephanie Yardley, de la Northumbria University au Royaume-Uni, affirme que l’équipe en voit aussi des signes, mais probablement seulement une fois que le retournement s’est éloigné du Soleil. Selon elle, les deux processus sont à l’œuvre et « ils agissent simplement à des stades différents de la vie d’un retournement magnétique ».

Outre les données de particules in situ, l’équipe a examiné des images du disque solaire et modélisé les champs magnétiques du Soleil et de l’espace environnant. L’ESA indique que les chercheurs ont mis au point un nouveau modèle pour déterminer l’origine du plasma, en reliant les mesures de Solar Orbiter aux données du Solar Dynamics Observatory de la NASA afin de localiser la région source. Selon l’ESA, ces travaux montrent aussi que l’atmosphère du Soleil laisse sa signature sur les particules du vent solaire, ce qui pourrait permettre aux scientifiques de reconstituer l’histoire du plasma mesuré loin du Soleil.