Des vagues mystérieuses jaillissant du soleil se déplacent à des vitesses qui « défient toute explication »

Les ondes à haute fréquence tourbillonnant sur le soleil ont laissé les scientifiques confus, car les explosions d’énergie inattendues se déplacent à des vitesses qui défient toute explication.

Une équipe du Centre des sciences spatiales d’Abou Dhabi de l’Université de New York a analysé 25 ans d’observations spatiales et terrestres des ondes d’énergie de notre étoile hôte.

Ils ont découvert un nouvel ensemble d’ondes se déplaçant dans le sens opposé de la rotation du soleil, voyageant inexplicablement plus vite que ce qui était théoriquement possible.

Ces ondes apparaissent sous la forme d’un motif de vortex, dans un mouvement tourbillonnant, à la surface du soleil et se déplacent à trois fois la vitesse des autres types d’ondes sur l’étoile.

Connues sous le nom d’ondes rétrogrades à haute fréquence (HFR), elles fournissent un aperçu sans précédent du fonctionnement interne d’une étoile et pourraient un jour conduire à de nouveaux types de physique, alors que des études de suivi tentent d’expliquer comment elles peuvent être si rapides.

Les ondes à haute fréquence qui jaillissent du soleil ont laissé les scientifiques confus, car les explosions d’énergie inattendues se déplacent à des vitesses qui défient toute explication

Une équipe du Abu Dhabi Center for Space Science de l'Université de New York a analysé 25 ans d'observations spatiales et terrestres de notre étoile hôte

Une équipe du Abu Dhabi Center for Space Science de l’Université de New York a analysé 25 ans d’observations spatiales et terrestres de notre étoile hôte

L’intérieur du soleil, comme d’autres étoiles de ce type, ne peut pas être imagé par l’astronomie conventionnelle, que ce soit par des techniques optiques, à rayons X ou infrarouges.

Cela signifie que les scientifiques doivent s’appuyer sur l’interprétation des signatures de surface d’une variété d’ondes lumineuses, afin de comprendre ce qui se passe profondément à l’intérieur.

Ces nouvelles ondes rétrogrades à haute fréquence, nommées en raison de leur contre-direction, peuvent encore être une pièce de puzzle importante dans notre compréhension des étoiles.

Des interactions complexes entre d’autres ondes bien connues et le magnétisme, la gravité ou la convection pourraient entraîner les ondes HFR à une vitesse inattendue, prédit l’équipe.

Ils ont découvert un nouvel ensemble d'ondes se déplaçant dans le sens opposé de la rotation du soleil, voyageant inexplicablement plus vite que ce qui était théoriquement possible

Ils ont découvert un nouvel ensemble d’ondes se déplaçant dans le sens opposé de la rotation du soleil, voyageant inexplicablement plus vite que ce qui était théoriquement possible

“Si les ondes HFR pouvaient être attribuées à l’un de ces trois processus, la découverte aurait répondu à certaines questions ouvertes que nous avons encore sur le soleil”, a déclaré Chris Hanson, associé de recherche et auteur de l’étude, de NYU.

“Cependant, ces nouvelles vagues ne semblent pas être le résultat de ces processus, et c’est passionnant car cela conduit à un tout nouvel ensemble de questions.”

En étudiant la dynamique intérieure du soleil – grâce à l’utilisation des ondes – les scientifiques peuvent mieux apprécier son impact potentiel sur la Terre et d’autres planètes.

«L’existence même des modes HFR et leur origine est un véritable mystère et peut faire allusion à une physique passionnante en jeu», a déclaré Shravan Hanasoge, co-auteur de l’article. “Il a le potentiel de donner un aperçu de l’intérieur autrement inobservable du soleil.”

SOLEIL : LES BASES

Le soleil est l’étoile au cœur du système solaire, une sphère presque parfaite de plasma chaud, rayonnant de l’énergie.

Il a un diamètre de 1,39 million de km et représente 330 000 fois la masse de la Terre.

Les trois quarts de l’étoile sont constitués d’hydrogène, suivis d’hélium, d’oxygène, de carbone, de néon et de fer.

C’est une étoile de séquence principale de type G et est parfois appelée naine jaune.

Le Soleil s’est formé à partir de l’effondrement gravitationnel de la matière dans un grand nuage moléculaire qui s’est rassemblé au centre.

Le reste s’est aplati en un disque en orbite qui a formé tout le reste.

Faits et chiffres

Nom: Soleil

Planètes connues: Huit

Type spectral : G2

Distance à la Terre: 150 millions de km

Distance du centre galactique : 25 800 années-lumière

Massé: 1,9885 × 10 ^ 30 kg

Rayon: 696 342 km

Luminosité: 3 828 × 10 ^ 26 W

Température: 9 929 F

Âge: 4,6 milliards d’années

Elle relève d’un domaine relativement niche de l’astronomie, connu sous le nom d’héliosismologie, qui s’appuie sur l’étude des ondes acoustiques vues dans le soleil.

Ceci est similaire à l’étude des ondes sur Terre, qui peut prédire les tremblements de terre.

Avec le soleil, l’étude de ces ondes a permis de mieux comprendre sa rotation intérieure et sa structure, ce qui serait impossible avec des techniques d’observation directe.

Cependant, les ondes acoustiques sont insensibles à des éléments tels que les champs magnétiques, l’entropie et la convection – qui sont essentiels aux théories de la dynamique solaire.

Pour combler l’écart, la nouvelle équipe a utilisé des analyses héliosismiques et de suivi de corrélation d’observations au sol et dans l’espace, pour examiner d’autres types d’ondes dans l’étoile.

«Nous avons pu détecter des ondes de vorticité équatorialement antisymétriques, se propageant rétrogrades à trois fois les vitesses de phase des ondes de Rossby-Haurwitz du même nombre d’onde», ont écrit les auteurs.

Cela fait référence à un nouveau type d’onde qui tourbillonne dans le sens opposé à la rotation du soleil et se déplace trois fois plus vite que les autres types d’ondes.

Cela ne peut pas être expliqué par des mécanismes hydrodynamiques standard, a expliqué l’équipe, suggérant qu’une nouvelle physique pourrait être en jeu dans l’intérieur raréfié et intense d’étoiles comme notre soleil.

Ils ont d’abord supposé que les ondes étaient excitées par la force de Coriolis, puis modifiées par les champs magnétiques internes, la gravité et la compressibilité – c’est-à-dire à quel point elles peuvent être comprimées à un moment donné, en fonction des conditions de la région.

«Grâce à des preuves observationnelles et à des arguments théoriques, nous excluons cependant ces mécanismes de couplage. La nature encore indéterminée de ces ondes promet une nouvelle physique et un nouvel aperçu de la dynamique solaire.

L’équipe affirme qu’il s’est avéré difficile de déterminer où HFR s’intègre dans le contexte plus large de la dynamique solaire, car il est peu probable qu’ils appartiennent à l’ensemble des caractéristiques qui apparaissent couramment dans les théories standard.

Le soleil n’est pas le seul endroit où ces types d’ondes ont été repérés, car une étude réalisée il y a 30 ans a révélé des ondes à haute fréquence encore inexpliquées dans l’océan terrestre.

Ce phénomène continue d’intriguer les scientifiques de l’atmosphère trois décennies plus tard, malgré un effort majeur pour les expliquer.

Connues sous le nom d’ondes océaniques de Rossby, elles ont été trouvées au-dessus des latitudes tropicales et ont montré des vitesses de phase élevées, jusqu’à quatre fois plus élevées que prévu en théorie.

“Il est intéressant de noter la similitude avec le Soleil, en ce sens que les mouvements fluides associés aux modes HFR sont observés juste à côté de l’équateur”, a déclaré l’équipe.

«Puisquer dans la littérature atmosphérique peut donc nous aider à mieux comprendre la physique qui pilote les ondes HFR», mais comprendre la physique qui les pilote, ont-ils déclaré, nécessiterait «des études théoriques et numériques minutieuses, approfondies et détaillées».

Les résultats ont été publiés dans Nature Astronomy.

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