Comment la peinture et un haut-parleur pourraient expliquer la physique des jets de plasma du soleil

Le Soleil est recouvert de jets de plasma ultra-chauds, créés à partir de particules chargées électriquement, et maintenant les scientifiques en savent plus sur la façon dont ces jets (ou spicules) sont créés et entraînés dans l’atmosphère de l’étoile.

Grâce à une série d’expériences et de modèles de laboratoire, une nouvelle étude décrit les spicules comme étant comme des gouttes de peinture qui rebondissent sur la surface d’un haut-parleur pendant que la musique joue. C’est une analogie assez inhabituelle, mais la physique sous-jacente semble être la même.

Lorsqu’un liquide est placé au-dessus d’un haut-parleur qui émet du son, il devient instable et commence à vibrer au-dessus d’une certaine fréquence. Si ce liquide est composé de ce que l’on appelle de longues chaînes de polymères – pensez à la peinture ou au shampoing, par exemple – alors le liquide est projeté loin du haut-parleur dans des jets allongés.

Jets de peinture provoqués par les vibrations. (Dey et al., Nature Physique, 2022)

Le même processus pourrait bien se produire au-dessus du Soleil, affirment les auteurs de l’étude. Ce n’est pas le battement lancinant d’une ligne de basse qui produit les spicules, mais plutôt le champ magnétique généré par les courants électriques à l’intérieur du Soleil.

“Encouragés par la similitude visuelle entre les spicules solaires et les jets de peinture sur le haut-parleur, nous avons étudié les rôles des champs magnétiques sur le Soleil à l’aide de simulations numériques de pointe du plasma solaire”, explique le physicien expérimental Murthy OVSN. de l’Université Azim Premji en Inde.

De la même manière que les chaînes polymères maintiennent les jets de peinture stables au-dessus d’un haut-parleur, le champ magnétique autour du Soleil peut maintenir les jets de plasma suffisamment stables pour tirer dans une direction particulière loin de l’étoile.

Techniquement parlant, les deux systèmes sont anisotropes, où les propriétés de quelque chose changent en fonction de la direction dans laquelle il se déplace – bien que les chercheurs soulignent qu’il existe également des différences significatives, notamment en termes d’échelle.

La nouvelle recherche remet en question le consensus existant selon lequel la physique derrière les spicules solaires courts est différente de la physique derrière les spicules solaires plus longs (et plus rapides). Les deux pourraient en fait être créés par les mêmes forces de convection dans le plasma juste en dessous de la surface solaire visible (la photosphère).

“Le plasma solaire peut être imaginé comme parcouru par des lignes de champ magnétique, un peu comme les longues chaînes dans les solutions polymères”, explique l’astrophysicien Sahel Dey, de l’Institut indien d’astrophysique (IIA).

Étrangement, la chromosphère du Soleil (le milieu des trois couches de l’atmosphère) est plus chaude que la surface. Les scientifiques pensent que les spicules de plasma pourraient en être l’une des raisons. Cette découverte pourrait donc aider à expliquer plus d’un mystère solaire.

Les spicules peuvent tirer jusqu’à 12 000 kilomètres (7 456 miles) du Soleil avant d’être ramenés par gravité, et ils peuvent s’étendre sur des largeurs de 1 100 kilomètres (684 miles). Il y a beaucoup de variété, mais ces variations ont été prises en compte dans les expériences et la modélisation effectuées dans cette étude.

On estime qu’il y a environ 3 millions de spicules au-dessus du Soleil à un moment donné, et les recherches se poursuivent pour savoir exactement comment ils sont générés. Obtenir plus de réponses nécessitera une collaboration entre scientifiques de plusieurs domaines différents.

“Ce roman réunissant des astronomes solaires et des expérimentateurs de la matière condensée a pu révéler la cause sous-jacente des spicules solaires mal compris”, explique Annapurni Subramaniam, directrice de l’IIA, qui n’a pas été directement impliquée dans l’étude.

“Le pouvoir de la physique unificatrice qui relie des phénomènes physiquement disparates s’avérera être le moteur d’une collaboration beaucoup plus interdisciplinaire.”

La recherche a été publiée dans Nature Physics.

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