Une nouvelle étude montre pourquoi le vent solaire est plus chaud que prévu

Le vent solaire, lorsqu’il atteint la Terre, peut provoquer des aurores (crédit : NASA)

Lorsque le Soleil émet son plasma sous la forme de ce que l’on appelle un « vent solaire », il se refroidit en voyageant dans l’espace d’une manière que les physiciens ne peuvent expliquer. Dans une nouvelle étude, parue dans Actes de l’Académie nationale des sciencesles chercheurs fournissent une explication à cette divergence. L’étude a été menée par l’équipe de physiciens de l’université du Wisconsin à Madison.

Stas Boldyrev, professeur de physique et principal auteur de l’étude, explique la question qui a déclenché ses recherches : « Les gens ont étudié le vent solaire depuis sa découverte en 1959, mais il existe de nombreuses propriétés importantes de ce plasma qui ne sont pas encore bien comprises. Au départ, les chercheurs pensaient que le vent solaire devrait se refroidir très rapidement lorsqu’il s’éloigne du soleil, mais les mesures effectuées par les satellites montrent que lorsqu’il atteint la Terre, sa température est 10 fois plus élevée que prévu. Une question clé est donc de savoir pourquoi il ne se refroidit pas ».

Tout d’abord, quelques précisions sur ce qu’est le plasma solaire : c’est un mélange d’électrons chargés négativement et d’ions chargés positivement. Ce plasma peut être fortement influencé par les champs magnétiques qui peuvent être générés sous la surface du Soleil lui-même. Lorsque le plasma chaud quitte l’atmosphère du Soleil, il s’écoule rapidement dans l’espace et devient un « vent solaire ».
« Il existe un phénomène dynamique fondamental selon lequel les particules dont la vitesse n’est pas bien alignée avec les lignes du champ magnétique ne sont pas capables de se déplacer dans une région de fort champ magnétique », explique encore M. Boldyrev, « Ces électrons de retour sont réfléchis de manière à s’éloigner du soleil, mais là encore, ils ne peuvent pas s’échapper en raison de la force électrique attractive du soleil. Par conséquent, leur destin est de rebondir, créant une grande population d’électrons dits piégés ».

La raison du lent refroidissement de ce vent solaire s’explique par le fait que les électrons chauds qui s’éloignent à de très grandes distances perdent très lentement leur élasticité et distribuent cette même énergie aux particules qui restent au contraire piégées, c’est-à-dire aux particules qui ne peuvent pas surmonter le « goulot d’étranglement » du champ magnétique solaire.
Cette théorie, selon Boldyrev, est également en accord avec les mesures de la température du vent solaire et explique pourquoi la température des électrons du plasma diminue si lentement à mesure que la distance augmente.