Pourquoi l’atmosphère du Soleil est beaucoup plus chaude que sa surface

Une couche située sous la surface du Soleil, qui se comporte comme une casserole en ébullition, créerait un champ magnétique à petite échelle comme réserve d’énergie qui, une fois sorti de l’étoile, chaufferait les couches successives de l’atmosphère solaire via des réseaux de racines et de branches magnétiques1, telle une mangrove. Ce chauffage de l’atmosphère, impliqué dans la création du vent solaire qui remplit l’héliosphère, concernerait de nombreuses autres étoiles. Ce résultat parait dans la revue Nature du 11 juin 2015.

La température du Soleil, qui atteint environ 15 millions de degrés en son cœur, décroit progressivement pour chuter à 6000 degrés à sa « surface ». Elle devrait alors logiquement continuer à décroitre dans l’atmosphère. Pourtant, elle atteint environ 10 000 degrés dans la chromosphère et plus d’un million de degrés  dans la couronne. Quelle est la source d’énergie capable de fournir et de maintenir l’atmosphère à  de telles températures ? Une question qui représente un des grands problèmes de l’astrophysique depuis environ un siècle, d’autant plus importante qu’elle est associée à la source du vent solaire qui parvient jusqu’à  la Terre. 

S’il paraissait acquis qu’une partie de l’énergie de l’intérieur du Soleil parvenait à atteindre ces couches externes, le mécanisme restait mystérieux. Ces chercheurs se sont concentrés sur  le champ magnétique à  petite échelle, d’aspect  « poivre et sel » en dehors des taches.

Des modèles numériques performants et les calculateurs du Centre de physique théorique (CNRS/École polytechnique) et de l’Idris du CNRS ont permis d’effectuer une simulation pendant quelques heures à partir d’un modèle constitué de plusieurs couches, l’une interne et les autres atmosphériques. Les chercheurs ont  alors constaté que la fine couche sous la surface du Soleil se comporte en fait comme une « casserole » de petite épaisseur contenant un plasma2 en ébullition, chauffée par le bas et formant des « bulles » associées à  des granules. Ce potage de plasma en ébullition est alors responsable d’un phénomène  dynamo qui amplifie et maintient le champ magnétique : ce dernier, en sortant vers la surface, prend une apparence poivre et sel et forme des concentrations moins nombreuses, de plus grosse taille, de durée de vie plus longue et baptisées « méso-taches » solaires, le tout concordant avec les observations.

Les scientifiques ont également découvert qu’une organisation semblable à une mangrove apparait autour des méso-taches solaires : des « racines chromosphériques » enchevêtrées plongent entre les granules, entourant des « troncs d’arbres magnétiques » qui s’élèvent dans la couronne  et sont associés au champ magnétique à plus grande échelle.