La surface du Soleil atteint environ 5 500 °C. Pourtant, bien au-dessus, son atmosphère dépasse le million de degrés.
Cette différence est une énigme pour les astronomes depuis longtemps. Normalement, on s'attend à ce que la température baisse lorsqu'on s'éloigne d'une source de chaleur. Mais autour du Soleil, la couronne, cette immense atmosphère visible lors des éclipses totales, est bien plus chaude que sa surface. D'où vient toute cette énergie ?
La couronne du Soleil s'observe à l'œil nu lors d'une éclipse totale.
Luc Viatour · CC BY-SA 3.0 · Wikimedia
L'une des principales pistes concerne les champs magnétiques. Le Soleil est rempli d'un gaz tellement chaud que ses particules portent des charges électriques : un plasma. Ses mouvements entraînent et déforment les champs magnétiques, qui peuvent accumuler beaucoup d'énergie.
Il arrive que des régions où les champs magnétiques pointent dans des directions opposées se rapprochent. Leur organisation change alors brusquement, en libérant de l'énergie qui réchauffe le plasma. Les scientifiques parlent de « reconnexion magnétique ». De très petits événements de ce genre, parfois appelés nanoéruptions, pourraient contribuer à chauffer la couronne solaire sans pour autant montrer une activité aussi visible qu'une éjection de masse coronale.
Mais une question subsiste : comment ces rencontres entre champs magnétiques se déclenchent-elles ? Des chercheurs travaillant dans plusieurs laboratoires chinois ont voulu étudier une possibilité. Ils ont créé un plasma très énergétique en laboratoire et suivi les mouvements qui apparaissent lorsque des régions de densités différentes se rencontrent.
Dans leur expérience, ces différences ont rendu le plasma instable. Les mouvements ont rapproché des champs magnétiques orientés en sens inverse, jusqu'à provoquer une reconnexion. Les chercheurs ont alors mesuré un fort réchauffement des électrons, les petites particules chargées qui circulent dans le plasma.
Ce chauffage était environ deux fois plus important que dans les expériences où les électrons étaient surtout réchauffés par une onde de choc. Des simulations informatiques ont également montré que la libération d'énergie magnétique expliquait la majeure partie du phénomène observé dans cette expérience.
Pourquoi cela intéresse-t-il les spécialistes du Soleil ? Parce que des mouvements semblables pourraient se produire dans sa couronne, notamment lorsque de la matière plus dense y retombe. De petites perturbations pourraient alors suffire à rapprocher les champs magnétiques et à déclencher des épisodes de chauffage.
L'expérience ne reproduit pas tout ce qui se passe autour du Soleil et ne résout pas, à elle seule, le mystère de sa température. Elle montre toutefois qu'un mécanisme envisagé par les physiciens fonctionne réellement. Reste à déterminer quelle quantité de chaleur il fournit dans la couronne, aux côtés d'autres phénomènes possibles.