Dans une démonstration époustouflante de surenchère céleste, des scientifiques ont découvert des vortex de plasma jusqu'alors invisibles tourbillonnant à la surface du Soleil. Parce que, apparemment, la boule de feu géante n'était pas déjà assez compliquée.

La découverte, grâce à des chercheurs de l'Observatoire solaire national de la National Science Foundation (NSF NSO) aux États-Unis, de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le système solaire (MPS) en Allemagne et de l'Observatoire de haute altitude (HAO) aux États-Unis, a utilisé le télescope solaire Daniel K. Inouye de la NSF - le plus grand du monde - pour repérer ces minuscules tornades. Le télescope, perché à Hawaï, a capturé des images suffisamment détaillées pour exposer des mouvements de plasma auparavant invisibles, au grand soulagement des physiciens solaires qui commençaient à manquer de sujets d'étude.

"Pour détecter les vortex, nous devions résoudre des structures à la surface solaire d'environ 20 kilomètres de taille", a déclaré le scientifique du MPS Michiel van Noort, co-auteur de l'étude. "C'est comme essayer de repérer une pièce d'un euro à 180 kilomètres de distance, mais avec un télescope au lieu de jumelles à pièces." L'équipe a utilisé une caméra d'imagerie à large bande fournie par le MPS pour réaliser cet exploit.

Ces vortex apparaissent le long des frontières des granules - les structures bouillonnantes de la surface solaire qui mesurent de 500 à 2 000 kilomètres de diamètre. Le plasma chaud monte, refroidit et descend, créant un motif semblable à un liquide en ébullition. Maintenant, pour la première fois, les scientifiques ont résolu des structures frangées le long des bords des granules, qui développent des mouvements tourbillonnants semblables à des vagues océaniques qui déferlent. Certaines de ces franges mesurent un peu plus de 20 kilomètres de large, ce qui est à peu près la taille d'une petite ville, mais sur le Soleil, c'est microscopique.

Les chercheurs soupçonnent que ces tourbillons sont des instabilités de Kelvin-Helmholtz, un phénomène familier en dynamique des fluides lorsque deux fluides se déplacent à des vitesses différentes, créant des forces de cisaillement qui engendrent des vagues et des vortex. Ce même processus se produit sur Terre dans les lacs, les nuages, et même dans les atmosphères de Jupiter et de Saturne, donc le Soleil rejoint simplement la fête. Aux frontières des granules, les couches de plasma adjacentes se déplacent à des vitesses différentes, offrant les conditions idéales pour ces instabilités.

Mais pourquoi devrions-nous nous soucier des minuscules tourbillons solaires ? Parce qu'ils pourraient expliquer comment le Soleil stocke et libère l'énergie magnétique, y compris par le biais de nanoflares. Les théories actuelles suggèrent que l'énergie magnétique s'accumule lorsque les lignes de champ se tordent comme un ressort en spirale, libérant finalement de l'énergie par reconnexion magnétique. La grande question a été de savoir ce qui tord ces lignes de champ en premier lieu. Ces vortex, qui apparaissent continuellement là où le champ magnétique est fort, pourraient être les coupables, tordant les lignes de champ comme un fabricant de pâtes cosmique.

De plus, les mini-vortex sont très efficaces pour mélanger le plasma magnétisé et non magnétisé, aidant les champs magnétiques à se déplacer de la surface vers l'atmosphère. Cela pourrait expliquer le cycle magnétique rapide de 11 ans du Soleil, que les modèles actuels ont du mal à expliquer. Les vortex pourraient être la pièce manquante du puzzle, montrant que des processus minuscules, à la limite de notre résolution, déterminent de manière significative la nature de notre étoile.

"Les vortex de plasma nouvellement découverts démontrent de manière impressionnante comment des processus minuscules - à la limite de ce que nous pouvons résoudre en utilisant toutes les techniques disponibles - déterminent de manière significative la nature de notre étoile", a déclaré Sami K. Solanki, directeur du MPS et co-auteur. Alors, la prochaine fois que vous verrez un tourbillon dans votre baignoire, rappelez-vous : le Soleil en a aussi, et ils font bien plus que faire tournoyer votre eau de bain.