SOHO a-t-il réussi à trouver le pouls du Soleil ?

An artist's impression of SOHO
3 mai 2007

Le satellite SOHO (Solar and Heliospheric Observatory), exploité conjointement par l'ESA et la NASA, pourrait avoir entrevu des modes d’oscillations à la surface du Soleil qui étaient recherchés depuis longtemps par les scientifiques. Ces modes d’oscillations révéleront des détails sur le noyau même de notre étoile et fourniront des indices sur la formation du Soleil, voici 4,6 milliards d'années.

Il s’agit de variations subtiles qui se manifestent comme une infime ondulation au sein du mouvement général à la surface du Soleil. Les astronomes ont été à la recherche d'ondulations de ce type depuis les années 1970, lorsqu'ils ont détecté pour la première fois que la surface du Soleil pulsait de l’intérieur vers l’extérieur.

Ces oscillations sont dites « modes de gravité » car elles lui sont liées. Elles fournissent des informations sur les régions situées au plus profond du cœur du Soleil. On pense qu'elles sont produites quand le gaz en mouvement sous la surface solaire plonge encore plus profondément au sein de notre étoile et rencontre des matériaux plus denses, ce qui envoie des oscillations qui se propagent à l'intérieur du Soleil et jusqu'à la surface. Le phénomène s'apparente un peu à ce qui se produit lorsque l'on jette un caillou dans une mare.

Malheureusement pour les observateurs, ces ondes subissent une importante dégradation au cours de leur traversée jusqu'à la surface. Lorsque les « modes de gravité » parviennent à l'extérieur, elles ne forment plus que des vaguelettes de quelques mètres de haut. Pour rendre les choses encore plus difficiles, la fréquence est extrêmement basse et il faut entre deux et sept heures aux « modes de gravité » pour effectuer une seule pulsation. Les astronomes devaient donc relever le défi de détecter une houle à la surface qui monte d'un mètre ou deux en plusieurs heures.

Maintenant, toutefois, les astronomes utilisant l'instrument GOLF (Global Oscillation at Low Frequency) sur le satellite SOHO pensent avoir peut-être capté des signes de ce phénomène. Au lieu d'essayer de détecter un seul mouvement, ils ont cherché à repérer la trace de l'effet cumulatif d'un grand nombre de ces oscillations.

The ESA/NASA SOHO spacecraft

Pour prendre une analogie musicale, imaginons que le Soleil soit un énorme piano qui jouerait toutes les notes simultanément. Plutôt que de rechercher une note particulière (un do médium par exemple), il serait plus facile de rechercher tous les do de tous les octaves simultanément. Sur un piano, leurs fréquences sont liées et sur le Soleil, une même classe de « modes de gravité » est séparée par un intervalle de 24 minutes. « Alors c'est ce que nous avons recherché, l'effet cumulatif de plusieurs modes de gravité » explique Rafael A. Garcia, du Service d’astrophysique du Département d'astrophysique, de physique des particules, de physique nucléaire et de l'instrumentation associée, de la Direction des sciences de la matière (DSM/DAPNIA/SAp) au sein du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) à Saclay.

En combinant 10 années de données recueillies par GOLF, il a été possible de rechercher des traces du signal à 24 minutes... et de le trouver. « Nous devons être prudents, mais si cette détection est confirmée, cela ouvrira la voie à une toute nouvelle façon d'étudier le noyau du Soleil », déclare Rafael A. Garcia.

Jusqu'à présent, la vitesse de rotation du noyau du Soleil était restée incertaine. Si la détection des « modes de gravité » par l’instrument GOLF se confirme, cela montrera que le noyau de l’étoile tourne réellement plus vite que sa surface.

La vitesse de rotation du noyau solaire est d’une grande importance pour les travaux sur la formation de l’ensemble du Système Solaire, car il s’agit du véritable moyeu autour duquel tournait le nuage de poussières interstellaires qui a fini par former le Soleil et tous les corps qui orbitent autour de lui. Pour l’équipe, la prochaine étape est maintenant de préciser les données afin de confirmer la détection. Pour cela, ils prévoient d’utiliser les données avec celles d’autres instruments, aussi bien sur SOHO que dans des observatoires au sol.

« En combinant les données spatiales des instruments VIRGO et MIDI sur SOHO avec celle des instruments GONG et BiSON sur Terre, nous espérons améliorer cette détection et ajouter une nouvelle branche aux sciences solaires », conclut Rafael A. Garcia.

Note aux rédactions :

Ces résultats sont publiés dans l’édition du 4 mai du magazine Science, dans l’article « Tracking solar gravity modes: the dynamics of the solar core », signé par Rafael A. García, Sylvaine Turck-Chièze, Sebastian J. Jiménez-Reyes, Jérôme Ballot, Pere L. Pallé, Antonio Eff-Darwich, Savita Mathur, Janine Provost.

Pour plus d’informations :

Rafael A. García
DSM/DAPNIA/Service d’Astrophysique
Commissariat à l’énergie atomique, Saclay, France
Courriel : rafael.garcia @ cea.fr

Alan Gabriel
Responsable scientifique de l’instrument GOLF
Institut d'Astrophysique Spatiale, Université Paris XI, France
Courriel : gabriel @ ias.u-psud.fr

Bernard Fleck
Chef de projet scientifique ESA pour SOHO
Courriel : bfleck @ esa.nascom.nasa.gov

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