SoHO : 20 ans d’observation du Soleil et plein de découvertes

SoHO et éruption solaire
Illustration de Soho superposée à une image de notre étoile que le satellite a prise le 14 septembre 1999 avec l’instrument EIT (Extreme-ultraviolet Imaging Telescope). Ce jour-là, une gigantesque protubérance en forme de poignet se développait sur le limbe du Soleil. On approchait alors le pic d’activité du cycle 23 — Crédit : SoHO, ESA, NASA, ATG medialab

Ce 2 décembre 2015 marque le 20e anniversaire du lancement de SoHO. Ce satellite dédié exclusivement à l’étude de notre étoile et de son environnement a permis d’éclairer les physiciens sur diverses énigmes quant à sa structure interne, sa surface et sa couronne.

Voici 20 ans, le 2 décembre 1995, SoHO (Solar and Heliospheric Observatory) quittait la Terre pour allait se poster à quelque 1,5 million de km de cette dernière afin d’espionner en continu notre Étoile et son environnement. Et le moins que l’on puisse dire est que cette mission qui associe la Nasa et l’Esa depuis sa conception a permis à la physique du Soleil (ou héliophysique) de faire de grands pas en avant. Ses instruments nous ont dépeint en effet un astre dynamique, ce qui tranchait avec l’habituelle image statique qu’on en avait jusqu’alors, et ont permis de mieux caractériser ses entrailles, l’activité à sa surface, sans oublier l’énigmatique couronne observée grâce à ses coronographes qui créent des éclipses artificielles.

En dehors d’une parenthèse de 4 mois en 1998 où la sonde a failli être perdue suite à une erreur logicielle, SoHO a été le témoin privilégié et constant tout au long de ces deux dernières décennies, des pics d’activité de deux cycles solaires (cycle 23 et l’actuel cycle 24 qui semble sur le déclin). Ses observations ont fait l’objet de plus d’un 5.000 articles scientifiques.

Par ailleurs, on rappellera que le satellite est aussi connu pour être « le plus grand chasseur de comètes de tous les temps » (dixit Nasa). En septembre dernier, les équipes de la mission fêtaient la 3.000e découverte. La plupart d’entre elles ont été surprise en train de plonger dans cet astre 330.000 fois plus massif que la Terre, foyer du Système solaire.

« SoHO a modifié la vision populaire du Soleil à partir d’une image d’un objet statique et immuable dans le ciel à la bête dynamique qu’il est vraiment. »

CME et comète NEAT en 2003
Sur cette image prise le 18 février 2003, le Soleil masqué par un coronographe de Soho (disque) venait d’expulser des millions de particules chargées dans le milieu interplanétaire. Au même moment, la comète NEAT, découverte en 2002, traversait le champ d’observation. C’est une des 15 images retenues par la Nasa pour un concours — Crédit : SoHO, ESA, NASA

Depuis son lancement, la connaissance du Soleil a bien progressé et l’on mesure mieux aujourd’hui les effets de son activité sur notre environnement. Surtout lorsque les fluctuations du vent solaire s’intensifient et que surviennent des éjections de masse coronale (coronal mass ejections ou CME) dans notre direction, provoquant des aurores et parfois des tempêtes géomagnétiques susceptibles d’affecter nos infrastructures technologiques sur Terre et en orbite. Leurs implications étaient sous-évaluées auparavant et avec SoHO (plus de 20.000 CME ont été étudiées en 20 ans), les physiciens ont appris qu’elles sont plus fréquentes et variables tout au long d’un cycle que ce qu’ils pensaient. Les observations dans l’ultraviolet ont par ailleurs révélé des tsunamis, insoupçonnés jusque là, déferlant sur la surface, concomitamment aux CME, à plusieurs millions de km par heure. « Merci à SoHO, commente Joe Gurman, membre de la mission au GFSC, grâce à lui il y a une reconnaissance croissante du public que nous vivons dans l’atmosphère prolongée d’une étoile active magnétiquement. »

Trois objectifs ont présidé à la réalisation de cette mission rappelle la NASA. Le premier concerne la structure interne de notre étoile. Les chercheurs souhaitaient vérifier leur modèle quant à ce qui se passe à l’intérieur d’une naine jaune comme notre Soleil, au moyen de l’héliosismologie, et comprendre par exemple, pourquoi les neutrinos solaires interceptés sur Terre sont moins nombreux que ce prédisait la théorie. En réalité, cela vient notamment d’un malentendu sur la nature de ces particules que l’on supposait sans masse comme l’ont montré les recherches sur la fameuse énigme de l’oscillation des neutrinos qui valut le Prix Nobel 2015 à Arthur B. McDonald et Takaaki Kajita.

éruption solaire et CME
Eruption solaire du 14 juillet 2000 (flash visible au début de l’animation) ; la CME qui a déferlé aussitôt s’est dirigée vers la Terre et s’est heurtée à notre magnétosphère provoquant ainsi des aurores qui furent visibles jusque dans le sud de la France — Crédit : SoHO, ESA, NASA

Autre question qui préoccupait les physiciens en 1995 et qui est à présent mieux comprise : les accélérations du vent solaire. Loin d’être constant et égal, ce flux est plus intense dans des régions nommées trous coronaux. La couronne justement est la troisième énigme majeure à laquelle les scientifiques cherchent des réponses. Comment expliquer en effet qu’en s’éloignant de plusieurs dizaines de milliers de km de la surface de l’étoile, la photosphère, où la température est d’environ 5 900 °C, il fasse brutalement des centaines de fois plus chaud ? Le problème n’est pas encore résolu mais quelques pistes ont été avancées (voir « L’énigme du chauffage de la couronne solaire enfin résolue ? »). Il incombera à la future mission Solar Probe Plus, dont le lancement est programmé en 2018, de nous éclairer à ce sujet.

« Sans SoHO, il n’y aurait pas les missions SDO, Stereo, Iris et Hinode, conclut Alex Young, chercheur au GFSC. Soho nous a montré des choses que nous n’avions jamais vu auparavant, et nous avons alors réalisé qu’il nous fallait plus d’yeux encore sur le soleil. »

cycle d'activité solaire SoHO
Image composite de presque 20 années complètes d’observation du Soleil par Soho. Sur ces clichés dans l’extrême ultraviolet pris par le satellite, on distingue les changements d’activité à la surface de l’étoile au fil du temps. Le cycle 23 s’est achevé vers 2006/2007 et nous sommes actuellement dans le maximum du cycle 24 Crédit : SoHO, ESA, NASA
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