Voici un tour de passe-passe physique : faites glisser deux fluides l'un contre l'autre à des vitesses différentes, et la frontière entre eux se pliera, s'enroulera et formera de petits tourbillons nets. C'est ce qu'on appelle l'instabilité de Kelvin-Helmholtz, un phénomène expliqué à la fin des années 1860, et c'est pourquoi le vent ride l'eau et les nuages se cisaillent en ces rangées ondulées. Pendant des décennies, les scientifiques ont soupçonné que le plasma du Soleil faisait de même, mais personne ne pouvait le prouver. Maintenant, une équipe dirigée par David Kuridze et Friedrich Wöger de l'Observatoire solaire national a non seulement confirmé cela - ils disent que ces tourbillons sont partout sur la surface solaire. Et cela pourrait changer notre façon de penser la chaleur, la masse et l'énergie magnétique qui traversent l'atmosphère du Soleil.

La raison pour laquelle ces tourbillons de plasma sont restés cachés si longtemps est embarrassante de simplicité : ils sont minuscules. Plus petits que ce que tout télescope avec un miroir de moins de 2 mètres peut résoudre. Pendant la majeure partie de l'histoire de la physique solaire, cela a exclu tous les télescopes sur Terre. Entrez le télescope solaire Daniel K. Inouye, un géant de 4 mètres à Hawaï et le plus grand télescope solaire de la planète, qui a commencé ses opérations en novembre 2021.

Le 14 avril 2025, l'équipe de Kuridze l'a pointé vers une région active près du centre du disque solaire, enregistrant des images à 416 nanomètres avec une caméra de diagnostic construite par l'Observatoire solaire national et l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire. Leur objectif était modeste : « atteindre des performances limitées par la diffraction », a déclaré Kuridze. Ils ne cherchaient pas des tourbillons - ils voulaient juste pousser la résolution du télescope. Plus la longueur d'onde est courte, plus le détail est fin, alors ils ont choisi 416 nanomètres, « vers la plus petite partie du spectre visible ».

Ce qu'ils ont obtenu était un bonus au-delà d'un essai cool. La caméra a pris 740 images par seconde avec des expositions de 100 microsecondes. Deux mille images ont été combinées en utilisant une déconvolution aveugle multi-images pour éliminer le flou atmosphérique, produisant un film avec une image toutes les deux secondes et une résolution d'environ 19 kilomètres - la limite théorique pour un miroir de 4 mètres à cette longueur d'onde.

« Comme sous-produit, nous avons obtenu ces observations étonnantes, qui nous ont permis de voir quelque chose qui n'a jamais été vu auparavant », a déclaré Kuridze. À 416 nanomètres, la surface solaire montre des granules - des cellules de convection transportant la chaleur de l'intérieur - entrelacées avec des faisceaux de champ magnétique intenses. Dans les images à plus basse résolution, les frontières entre ces régions magnétiques et la granulation environnante semblent lisses et floues. Dans les données DKIST, ce sont un désordre de structures vortex et de fines stries sombres.

L'équipe a identifié 47 interfaces porteuses de vortex, avec des boucles adjacentes espacées de 60 à 100 kilomètres. Les vortex individuels mesuraient de 25 à 170 kilomètres de diamètre, et les plus petits étaient juste à la limite de résolution de 19 kilomètres - donc nous ne savons pas jusqu'où ils descendent. Ils pouvaient doubler de taille en moins d'une minute et se propageaient le long des interfaces à 0,67 à 3 kilomètres par seconde.

Si vous planiez au-dessus de l'une de ces frontières, dit Kuridze, la vue dépend du moment. D'abord vient la phase linéaire : « plus détendue, très bien organisée, régulière et belle », avec des structures roulantes, semblables à des nuages. Puis la phase non linéaire frappe : « turbulence très chaotique ».

Pourquoi les boucles se forment-elles à ces interfaces ? Tout est une question de direction du champ magnétique. Les lignes de champ magnétique agissent comme des fils élastiques à travers le plasma, résistant à la flexion. Quand elles sont le long de l'écoulement, elles suppriment l'instabilité. Quand elles le traversent, elles ne font rien. Dans les régions magnétiques fortes observées par DKIST, le champ pointe droit vers le haut tandis que les écoulements granulaires se déplacent latéralement - les fils sont tendus dans le mauvais sens, donc les vortex se développent sans entrave.

Mais voir quelque chose que personne n'a vu auparavant ne suffit pas. « Tout semblait être Kelvin-Helmholtz, mais bien sûr ce n'est pas suffisant », a déclaré Kuridze. Alors ils ont exécuté des simulations informatiques d'une parcelle de photosphère d'environ 6 mégamètres de côté avec un espacement de grille de 3,2 kilomètres, ensemencée avec des données réelles