Le Soleil dévoile ses secrets grâce à des images en haute résolution

Solar Orbiter se trouvait à moins de 74 millions de kilomètres du Soleil lorsque ces images ont été capturées le 22 mars 2023: elles sont composées d'une mosaïque de photographies (lire encadré).

Aucun objet de notre Système solaire n'est aussi dynamique et multiforme que le Soleil. La sonde de l'ESA le scrute avec pas moins de six instruments qui lui permettent de décortiquer ses différentes strates et de mieux le comprendre.

Pour ces quatre portraits, deux instruments ont été utilisés: le Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) travaille en lumière visible et trace des cartes du champ magnétique désordonné du Soleil et des mouvements à sa surface. Des informations qui peuvent être mises en parallèle avec les images réalisées par l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI) qui révèle l'atmosphère extérieure incandescente du Soleil, aussi appelée couronne solaire, dans la longueur d'onde des ultraviolets.

La surface du Soleil est constituée d'un plasma – un gaz chargé – incandescent et chaud, en perpétuel mouvement. La quasi-totalité du rayonnement solaire est émise par cette couche, dont la température est comprise entre 4500 et 6000°C. Au-dessous, le plasma chaud et dense est brassé dans ce que les scientifiques nomment la zone de convection du Soleil, un peu comme le magma dans le manteau terrestre. Ce mouvement donne à la surface du Soleil un aspect granuleux. 

Les caractéristiques les plus frappantes des images sont les taches solaires qui ressemblent, en lumière visible, à des marques sombres ou des trous dans une surface par ailleurs lisse. Les taches solaires sont plus froides que leur environnement et émettent donc moins de lumière.

Magnétogramme et tachogramme

La carte magnétique, ou magnétogramme, dessinée par PHI montre que le champ magnétique du Soleil est concentré dans les régions des taches solaires: il est orienté soit vers l'extérieur (rouge), soit vers l'intérieur (bleu), là où se trouvent ces taches. Le champ magnétique intense explique pourquoi le plasma à l'intérieur des taches solaires est plus froid. Normalement, la convection déplace la chaleur de l'intérieur du Soleil vers sa surface, mais ce phénomène est perturbé par les particules chargées qui sont forcées de suivre les lignes denses du champ magnétique à l'intérieur et autour des taches solaires. "Le champ magnétique du Soleil est essentiel pour comprendre la nature dynamique de notre étoile, de la plus petite à la plus grande échelle", rappelle Daniel Müller, scientifique du projet Solar Orbiter, dans un communiqué de l'ESA. 

La vitesse et la direction du mouvement de la matière à la surface du Soleil peuvent être observées sur la carte de vitesse réalisée par PHI, également nommée tachogramme. Le bleu indique un mouvement en direction de Solar Orbiter, tandis que le rouge indique un mouvement s'éloignant de la sonde. Cette carte indique que tandis que le plasma à la surface du Soleil tourne d'ordinaire dans le même sens que la rotation générale du Soleil, autour de son axe, il est poussé vers l'extérieur autour des taches solaires.

Quant à l'image de la couronne solaire prise par l'EUI, elle dépeint ce qui se passe au-delà de la photosphère. Du plasma incandescent est craché au-dessus des régions de taches solaires actives. D'une température d'un million de degrés, ce plasma suit les lignes de champ magnétique qui sortent du Soleil et relient souvent des taches solaires voisines.

Stéphanie Jaquet