Rayons gamma solaires : le Soleil révèle un secret resté caché pendant des décennies

Une découverte scientifique révèle ce qui se passe réellement au-dessus de la surface du Soleil lors des éruptions les plus extrêmes

Pendant des années, nous les avons observés sans pouvoir vraiment les expliquer. Des flashs très puissants, des signaux extrêmes qui arrivent de l'espace à chaque fois que le Soleil est au plus mal. Mais aujourd’hui, les rayons gamma solaires ont enfin une origine claire, et la découverte raconte bien plus qu’un simple détail technique : elle nous dit à quel point notre étoile est encore capable de nous surprendre.

Tout part d'une étude publiée dans Nature Astronomy, signée par un groupe de physiciens solaires du New Jersey Institute of Technology. En analysant l’une des éruptions les plus violentes jamais enregistrées, les scientifiques ont réussi à identifier une source d’énergie restée cachée pendant des décennies, juste au-dessus de la surface du Soleil.

La fusée qui a tout changé

Le 10 septembre 2017, le Soleil a produit une éruption de classe X8.2, l'un des événements les plus intenses jamais observés. A cette occasion, quelque chose d'anormal a attiré l'attention des chercheurs : une émission de rayons gamma solaires trop puissante pour être expliquée avec les modèles traditionnels.

La réponse ne se trouvait pas à la surface du Soleil, mais plus haut, dans la couronne, cette région raréfiée et incandescente qui entoure le Soleil. Là, une zone extrêmement localisée a été identifiée dans laquelle étaient concentrés des milliards de particules accélérées à des énergies impressionnantes, égales à des millions d’électrons-volts. Pour donner une idée, ce sont des valeurs des centaines ou des milliers de fois supérieures à celles typiques des fusées éclairantes « normales ».

Ces particules se déplacent presque à la vitesse de la lumière et représentent une population complètement différente de celle observée jusqu’à présent. C’est là qu’apparaissent les signaux gamma qui, pendant des années, ont laissé les scientifiques sans explication convaincante.

Quand le Soleil accélère des particules extrêmes et produit une lumière jamais vue auparavant

Le mécanisme est aussi fascinant que violent. Les particules de très haute énergie, entrant en collision avec le plasma de l'atmosphère solaire, produisent des rayons gamma grâce à un processus physique appelé bremsstrahlung. En termes simples, il s’agit d’une sorte de « freinage brutal » qui transforme l’énergie des particules en lumière extrêmement énergétique.

La véritable surprise réside cependant dans la répartition de ces particules. Contrairement à ce qui se passe habituellement, ce ne sont pas ici les particules les moins énergétiques qui sont les plus nombreuses. Au contraire, la plupart d’entre eux se situent précisément dans la bande d’énergie la plus élevée. Un comportement anormal qui explique parfaitement le spectre des rayons gamma solaires observé lors de l’éruption de 2017.

Deux instruments, une découverte et une avancée dans la compréhension de la météo spatiale

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont croisé des données provenant d’instruments très différents. D'un côté le télescope spatial Fermi Gamma-ray, qui mesurait avec précision les émissions gamma, de l'autre l'Expanded Owens Valley Solar Array, un système de radiotélescopes capables de « voir » où les particules sont accélérées dans la couronne solaire.

La superposition des signaux a permis d'identifier une région clé, jusqu'ici ignorée, dans laquelle les émissions radio et gamma coïncident parfaitement. C’est là que le Soleil libère l’énergie magnétique accumulée, la transformant en accélérateurs naturels de particules extrêmes.

Comprendre comment et où les rayons gamma solaires apparaissent n’est pas seulement une curiosité scientifique. Il s’agit d’améliorer les modèles décrivant l’activité solaire et, par conséquent, de fiabiliser les prévisions météorologiques spatiales, ce qui est essentiel pour protéger les satellites, les réseaux électriques et les technologies dont nous dépendons au quotidien.

Cependant, tout n’a pas été clarifié. Reste à savoir si ces particules sont des électrons ou des positrons, une distinction subtile mais cruciale pour bien comprendre les processus physiques en jeu. Les réponses pourraient bientôt arriver grâce à la modernisation des radiotélescopes, qui permettront de mesurer plus précisément la polarisation des émissions.

Source : Nature