Les éruptions solaires intenses, y compris les « super éruptions » plus importantes provenant d’autres étoiles, sont étudiées pour comprendre leur impact et leurs origines, avec des modèles récents indiquant une physique sous-jacente similaire et des contributions de diverses couches d’étoiles (concept de l’artiste). Crédit : Issues.fr.com
Le Soleil génère des éruptions solaires qui peuvent affecter la Terre, les plus intenses étant capables de provoquer des pannes de courant et des perturbations des communications dans le monde entier. Cependant, ces éruptions solaires sont relativement légères comparées aux « super éruptions » observées par NASAC’est Kepler et TESS missions. Ces « super éruptions » proviennent des étoiles et sont 100 à 10 000 fois plus lumineuses que celles du Soleil.
On pense que la physique est la même entre les éruptions solaires et les super éruptions : une libération soudaine d’énergie magnétique. Les étoiles super flamboyantes ont des champs magnétiques plus forts et donc des éruptions plus brillantes, mais certaines présentent un comportement inhabituel : une amélioration initiale de la luminosité de courte durée, suivie d’une éruption secondaire, de plus longue durée mais moins intense. Une équipe dirigée par Kai Yang, chercheur postdoctoral à l’Institut d’astronomie de l’Université d’Hawaï, et le professeur agrégé Xudong Sun ont développé un modèle pour expliquer ce phénomène, qui a été publié dans Le Journal d’astrophysique.
« En appliquant ce que nous avons appris sur le Soleil à d’autres étoiles plus froides, nous avons pu identifier la physique à l’origine de ces éruptions, même si nous n’avons jamais pu les voir directement », a déclaré Yang. « La luminosité changeante de ces étoiles au fil du temps nous a en fait aidé à « voir » ces éruptions qui sont vraiment beaucoup trop petites pour être observées directement. »
Courbes légères
On pensait que la lumière visible de ces éruptions provenait uniquement des couches inférieures de l’atmosphère d’une étoile. Les particules alimentées par la reconnexion magnétique tombent de la couronne chaude et ténue (couche externe d’une étoile) et chauffent ces couches. Des travaux récents ont émis l’hypothèse que l’émission des boucles coronales – chaudes plasma piégées par le champ magnétique du Soleil – peuvent également être détectables pour les étoiles super-flares, mais la densité dans ces boucles devrait être extrêmement élevée. Malheureusement, les astronomes n’avaient aucun moyen de tester cela, puisqu’il n’existe aucun moyen de voir ces boucles sur des étoiles autres que notre propre Soleil.
Une image d’une boucle coronale sur le Soleil prise par l’Observatoire de la dynamique solaire, montrant le phénomène de « pluie coronale ». Une image de la Terre est incluse pour fournir une échelle à la boucle, qui est plus de 10 fois plus grande que la Terre. Crédit : Observatoire de la dynamique solaire de la NASA/Studio de visualisation scientifique/Tom Bridgman
D’autres astronomes, utilisant les données des télescopes Kepler et TESS, ont repéré des étoiles avec une courbe de lumière particulière, semblable à une « bosse de pic » céleste, un saut de luminosité. Il s’avère que cette courbe de lumière ressemble à un phénomène solaire dans lequel un deuxième pic plus progressif suit l’éclatement initial.
« Ces courbes de lumière nous ont rappelé un phénomène que nous avons observé sur le Soleil, appelé éruptions solaires de phase tardive », a déclaré Sun.
Produire une luminosité de phase tardive similaire
Les chercheurs ont demandé : « Le même processus – de grandes boucles stellaires sous tension – pourrait-il produire des améliorations similaires de la luminosité en phase tardive dans la lumière visible ?
Yang a abordé cette question en adaptant les simulations de fluides fréquemment utilisées pour simuler les boucles d’éruption solaire, et en augmentant la longueur de la boucle et l’énergie magnétique. Il a découvert que l’apport important d’énergie de l’éruption injecte une masse importante dans les boucles, ce qui entraîne une émission de lumière visible dense et brillante, comme prévu.
Ces études ont révélé que nous ne voyons une telle lumière éclatante que lorsque le gaz très chaud refroidit dans la partie la plus élevée de la boucle. En raison de la gravité, cette matière lumineuse tombe ensuite, créant ce que nous appelons la « pluie coronale », que nous voyons souvent sur le Soleil. Cela donne à l’équipe l’assurance que le modèle doit être réaliste.
