Le Soleil éjecte fréquemment d’énormes masses de plasma, appelées éjections de masse coronale (CME), dans l’espace. Ils se produisent souvent en même temps que des éclaircissements soudains appelés éruptions cutanées, et s'étendent parfois suffisamment loin pour perturber la magnétosphère terrestre, générant des phénomènes météorologiques spatiaux, notamment des aurores ou des tempêtes géomagnétiques, et endommageant même parfois les réseaux électriques.
Les scientifiques pensent que lorsque le Soleil et la Terre étaient jeunes, le Soleil était si actif que ces CME pourraient même avoir affecté l’émergence et l’évolution de la vie sur Terre. En fait, des études antérieures ont révélé que les jeunes étoiles semblables au Soleil, proxys de notre Soleil dans sa jeunesse, produisent fréquemment de puissantes éruptions qui dépassent de loin les plus grandes éruptions solaires de l’histoire moderne.
Les énormes CME du Soleil précoce pourraient avoir gravement impacté les premiers environnements de la Terre, de Mars et de Vénus. Cependant, on ne sait pas exactement dans quelle mesure les explosions sur ces jeunes étoiles présentent des CME de type solaire. Ces dernières années, le plasma froid des CME a été détecté par des observations optiques au sol. Cependant, la vitesse élevée et la fréquence attendue de CME forts dans le passé sont restées insaisissables.
Afin de résoudre ce problème, une équipe internationale de chercheurs, dont Kosuke Namekata de l'Université de Kyoto, a cherché à tester si les jeunes étoiles semblables au Soleil produisaient des CME de type solaire. L'ouvrage a été publié dans Astronomie naturelle.
« Ce qui nous a le plus inspiré, c'est le mystère de longue date de la façon dont l'activité violente du jeune soleil a influencé la Terre naissante », explique Namekata.
« En combinant des installations spatiales et terrestres au Japon, en Corée et aux États-Unis, nous avons pu reconstruire ce qui aurait pu se produire il y a des milliards d'années dans notre propre système solaire. »
L'analyse de l'équipe comprenait des observations ultraviolettes simultanées par le télescope spatial Hubble et des observations optiques par des télescopes au sol au Japon et en Corée. Leur cible était le jeune analogue solaire « EK Draconis ». Hubble a observé des raies d'émission ultraviolettes lointaines sensibles au plasma chaud, tandis que les trois télescopes au sol ont observé simultanément la « raie Hα » de l'hydrogène, qui trace des gaz plus froids.
Ces observations spectroscopiques simultanées sur plusieurs longueurs d’onde ont permis à l’équipe de recherche de capturer en temps réel les composants chauds et froids de l’éjection.
Ces observations ont conduit à la première preuve d'une éjection de masse coronale à plusieurs températures de EK Draconis. L'équipe a découvert qu'un plasma chaud de 100 000 degrés Kelvin était éjecté à une vitesse de 300 à 550 kilomètres par seconde, suivi environ 10 minutes plus tard par un gaz plus froid d'environ 10 000 degrés éjecté à une vitesse de 70 kilomètres par seconde.
Le plasma chaud transportait une énergie beaucoup plus grande que le plasma froid, ce qui suggère que de forts CME fréquents dans le passé pouvaient provoquer de forts chocs et des particules énergétiques capables d'éroder ou de modifier chimiquement les premières atmosphères planétaires.
Des études théoriques et expérimentales soutiennent le rôle essentiel que les CME puissants et les particules énergétiques peuvent jouer dans l'initiation de biomolécules et de gaz à effet de serre, essentiels à l'émergence et au maintien de la vie sur une planète primitive.
Cette découverte a donc des implications majeures pour la compréhension de l’habitabilité planétaire et des conditions dans lesquelles la vie est apparue sur Terre, et peut-être ailleurs.
L'équipe de recherche a noté que le succès de cette étude a été obtenu grâce à un travail d'équipe international et à une coordination précise entre les observatoires spatiaux et terrestres.
« Nous sommes heureux de constater que, même si nos pays diffèrent, nous partageons le même objectif : rechercher la vérité par la science », déclare Namekata.
