Une équipe de scientifiques dirigée par l'Institut Max Planck de recherche sur le système solaire (MPS) et l'Université de Göttingen a découvert de nouvelles vagues de vorticité sur le Soleil. Comme décrit dans le numéro d'aujourd'hui de Astronomie de la nature , ces ondes de Rossby se propagent dans le sens opposé à la rotation, avoir des durées de vie de plusieurs mois, et les amplitudes maximales à l'équateur du Soleil. Pendant quarante ans, les scientifiques ont spéculé sur l'existence de telles ondes sur le Soleil, qui devrait être présent dans chaque système de fluide rotatif. Maintenant, ils ont été détectés et caractérisés sans ambiguïté pour la première fois. Les ondes solaires de Rossby sont de proches parents des ondes de Rossby connues pour se produire dans l'atmosphère terrestre et les océans.

Dans presque toutes les cartes météorologiques de l'hémisphère nord de la Terre, les ondes atmosphériques de Rossby sont une caractéristique importante. Ils apparaissent comme des méandres dans le courant-jet séparant l'air polaire froid au nord de l'air subtropical plus chaud plus au sud. Parfois, ces vagues atteignent les régions équatoriales et peuvent même affecter la météo en Australie. En principe, des ondes de ce type (souvent appelées ondes planétaires) se produisent sur chaque sphère en rotation en raison de la force de Coriolis. l'hexagone de Saturne, une configuration nuageuse stable au pôle nord de la planète, peut aussi être une expression de ces ondes.

L'existence d'ondes de Rossby dans les étoiles a été prédite il y a une quarantaine d'années. "Les ondes solaires de Rossby ont de très faibles amplitudes et des périodes de plusieurs mois, ils sont donc extrêmement difficiles à détecter", déclare le Pr Dr Laurent Gizon, coordinateur de l'équipe qui a fait la découverte et directeur au MPS. L'étude a nécessité des observations de haute précision du Soleil pendant de nombreuses années. Les scientifiques de MPS ont analysé un ensemble de données de six ans de l'imageur héliosphérique et magnétique (HMI) à bord de l'observatoire de dynamique solaire (SDO) de la NASA, en activité depuis 2010.

"Les images IHM ont une résolution spatiale suffisamment élevée pour nous permettre de suivre le mouvement des granules photosphériques sur la surface visible du Soleil", dit le Dr Björn Löptien, scientifique au MPS et premier auteur de l'article. Ces granules sont de petites cellules convectives d'environ 1 500 kilomètres à la surface solaire. Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé les granules comme traceurs passifs pour découvrir le sous-jacent, des écoulements tourbillonnaires beaucoup plus importants associés aux ondes de Rossby. En outre, des méthodes d'héliosismologie ont été utilisées pour confirmer la découverte et pour étudier les ondes de Rossby dans l'intérieur solaire à des profondeurs allant jusqu'à 20 000 kilomètres.

"En tout, nous trouvons des vagues de tourbillon à grande échelle sur le Soleil qui se déplacent dans le sens opposé à la rotation. Que ces ondes ne soient vues que dans les régions équatoriales est complètement inattendu", Gizon explique. Les modèles de tourbillon sont stables pendant plusieurs mois. Les chercheurs ont pu déterminer pour la première fois la relation entre la fréquence et la longueur d'onde des ondes, les identifiant ainsi clairement comme des ondes de Rossby.

"Les ondes solaires de Rossby sont gigantesques, avec des longueurs d'onde comparables au rayon solaire", Gizon explique. Ils sont une composante essentielle de la dynamique interne du Soleil car ils contribuent à la moitié de l'énergie cinétique à grande échelle du Soleil.