Les éruptions solaires, les plus grandes explosions connues dans le système solaire, sont déclenchées par un processus appelé “reconnexion magnétique” qui se produit dans le plasma. Le plasma est une forme de gaz surchauffé tellement excité que ses atomes se séparent, formant une soupe d’ions chargés positivement et d’électrons chargés négativement qui est extrêmement sensible aux champs magnétiques. La reconnexion se produit lorsque la géométrie d’un champ magnétique dans le plasma est réarrangée à la suite de lignes de champ trop proches les unes des autres. Pour assumer une nouvelle configuration, les lignes de champ se brisent et se reconnectent – et ce faisant libèrent une partie de l’énergie stockée du champ sous forme de chaleur et d’énergie cinétique, envoyant des particules s’écouler le long des lignes de champ.
Bien que rare sur Terre, le plasma est courant dans l’univers, et la reconnexion magnétique est connue pour se produire à divers endroits, depuis les trous noirs jusqu’à l’espace proche de la Terre et à la surface du Soleil.
Le type de reconnexion qui déclenche les éruptions solaires implique des plasmas “sans collision” dans lesquels, comme leur nom l’indique, les particules sont tellement dispersées qu’elles n’entrent pas en collision.
Le processus est également particulièrement rapide, et est ainsi connu sous le nom de « reconnexion rapide ».
Comme l’explique l’astrophysicienne Dr Barbara Giles du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland : « Nous savons depuis un certain temps que la reconnexion rapide se produit à un certain rythme qui semble être assez constant.
“Mais ce qui motive vraiment ce taux a été un mystère jusqu’à présent.”
Dans leur étude, le physicien professeur Yi-Hsin Liu du Dartmouth College du New Hampshire et ses collègues de la mission magnétosphérique à plusieurs échelles de la NASA ont présenté une théorie pour expliquer ce taux de reconnexion constant – une théorie qui repose sur un phénomène magnétique commun.
Ce phénomène, “l’effet Hall”, implique l’interaction entre les champs magnétiques et les courants électriques, et décrit comment les porteurs de charge dans un conducteur comme le plasma peuvent être influencés par la présence d’un champ magnétique.
L’effet Hall est utilisé dans des appareils ménagers tels que les capteurs qui chronomètrent les systèmes de freinage antiblocage des véhicules, ceux qui détectent la fermeture du rabat d’un téléphone et même ceux qui permettent aux imprimantes 3D de fonctionner.
Selon l’équipe, lors d’une reconnexion magnétique rapide, les ions chargés et les électrons du plasma cessent de se déplacer en groupe et commencent à se déplacer individuellement.
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Dans leur étude, le physicien professeur Yi-Hsin Liu du Dartmouth College du New Hampshire et ses collègues de la mission magnétosphérique à plusieurs échelles de la NASA ont présenté une théorie pour expliquer ce taux de reconnexion constant – une théorie qui repose sur un phénomène magnétique commun.
Ce phénomène, “l’effet Hall”, implique l’interaction entre les champs magnétiques et les courants électriques, et décrit comment les porteurs de charge dans un conducteur comme le plasma peuvent être influencés par la présence d’un champ magnétique.
L’effet Hall est utilisé dans des appareils ménagers tels que les capteurs qui chronomètrent les systèmes de freinage antiblocage des véhicules, ceux qui détectent la fermeture du rabat d’un téléphone et même ceux qui permettent aux imprimantes 3D de fonctionner.
Selon l’équipe, lors d’une reconnexion magnétique rapide, les ions chargés et les électrons du plasma cessent de se déplacer en groupe et commencent à se déplacer individuellement.
Cela donne lieu à l’effet Hall, créant un vide énergétique instable au point de reconnexion, qui implose ensuite grâce à la pression des champs magnétiques et libère d’immenses quantités d’énergie à un rythme prévisible.
Prof. Liu, chef adjoint de l’équipe de théorie et de modélisation du MMS, a déclaré : « Nous comprenons enfin ce qui rend ce type de reconnexion magnétique si rapide.
“Nous avons maintenant une théorie pour l’expliquer pleinement.”
La mission magnétosphérique multi-échelle de la NASA testera cette théorie dans les années à venir, en utilisant leurs quatre satellites spécialement conçus qui orbitent autour de la Terre dans une formation tétraédrique étudiant la reconnexion, en l’occurrence, à une résolution plus élevée qui serait possible sur Terre.
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Cela donne lieu à l’effet Hall, créant un vide énergétique instable au point de reconnexion, qui implose ensuite grâce à la pression des champs magnétiques et libère d’immenses quantités d’énergie à un rythme prévisible.
Prof. Liu, chef adjoint de l’équipe de théorie et de modélisation du MMS, a déclaré : « Nous comprenons enfin ce qui rend ce type de reconnexion magnétique si rapide.
“Nous avons maintenant une théorie pour l’expliquer pleinement.”
La mission magnétosphérique multi-échelle de la NASA testera cette théorie dans les années à venir, en utilisant leurs quatre satellites spécialement conçus qui orbitent autour de la Terre dans une formation tétraédrique étudiant la reconnexion, en l’occurrence, à une résolution plus élevée qui serait possible sur Terre.
Le Dr Giles a déclaré: “En fin de compte, si nous pouvons comprendre comment fonctionne la reconnexion magnétique, nous pouvons mieux prédire les événements qui peuvent nous affecter sur Terre, comme les tempêtes géomagnétiques et les éruptions solaires.”
L’énergie des éruptions solaires peut perturber les transmissions dans la haute atmosphère – rejetant ainsi, par exemple, les signaux envoyés par les satellites GPS.
L’astrophysicien a ajouté: “Et si nous pouvons comprendre comment la reconnexion est initiée, cela aidera également la recherche énergétique car les chercheurs pourraient mieux contrôler les champs magnétiques dans les dispositifs de fusion.”
Les résultats complets de l’étude ont été publiés dans la revue Communications Physics.