Les premières mesures directes du champ magnétique dans la chromosphère du soleil par une équipe comprenant des physiciens de l'Université de Warwick ont ​​fourni la première preuve d'observation que d'énormes tornades dans l'atmosphère de notre soleil sont produites par des champs magnétiques tourbillonnants.

Le mouvement de rotation est répandu dans la nature, des maelströms dans les rivières, turbulences d'avion, pour affronter les tornades et les cyclones. Dans l'univers, on retrouve la rotation dans les tourbillons dans l'atmosphère de Jupiter, dans les disques d'accrétion des étoiles et dans les galaxies spirales.

Les mouvements constants de la surface du soleil créent des tornades géantes dans la chromosphère, une couche atmosphérique qui porte le nom de sa couleur rouge observée lors des éclipses solaires totales. Les tornades font quelques milliers de kilomètres de diamètre, et comme leurs homonymes sur Terre, ils transportent de la masse et de l'énergie très haut dans l'atmosphère. Ils sont donc très étudiés en tant que canaux énergétiques pour expliquer l'extraordinaire échauffement de la couronne solaire.

Les principaux éléments constitutifs des tornades solaires sont les champs magnétiques enchevêtrés. Cependant, il est notoirement difficile de mesurer le champ magnétique dans la chromosphère du soleil. Ce travail présente la première observation directe du champ magnétique de la chromosphère pour révéler la nature magnétique des tornades solaires.

Dans une étude à paraître dans le Astronomie &Astrophysique journal, une équipe de collaborateurs de l'Institut National Italien d'Astrophysique (INAF), l'Université de Warwick et l'Agence spatiale italienne (ASI) ont réalisé la première tomographie tridimensionnelle des champs magnétiques en spirale dans une tornade solaire et ont mesuré leurs faibles signaux polarimétriques. Cette percée a été rendue possible grâce à des mesures exceptionnelles prises avec l'instrument INAF IBIS (Interferometric Bidimensional Spectrometer) au télescope solaire DST au Nouveau-Mexique (États-Unis).

Dr Juie Shetye du Center for Fusion, L'espace et l'astrophysique de l'Université de Warwick salue l'identification des champs magnétiques tordus dans de telles tornades comme une percée. Le Dr Shetye dit, "Les mesures directes du champ magnétique dans la chromosphère du soleil ont jusqu'à présent été insaisissables et cette étude ouvre la porte à une nouvelle ère de recherche solaire. De plus, la recherche solaire se dirige vers une nouvelle ère d'observations solaires avec l'ouverture de télescopes de nouvelle génération tels que le télescope solaire de 4 mètres Daniel K. Inouye à Hawaï, auquel le Royaume-Uni et l'Université de Warwick participent. Ce télescope permettra aux physiciens solaires, pour résoudre les champs magnétiques au niveau du comté local. Nous sommes au début d'un voyage passionnant qui démêlera les nouveaux enchevêtrements magnétiques du soleil."

Les méthodes analytiques sophistiquées du Dr Erwin Verwichte de l'Université de Warwick ont ​​été utilisées pour étudier la nature fondamentale de ces ondes. Le Dr Verwichte explique :"Ces tornades chromosphériques sont des laboratoires naturels pour étudier la propagation des ondes et l'énergie qu'elles transportent dans la couronne. Notre étude révèle que les modèles de phase des ondes sonores dans la tornade peuvent imiter la rotation et doivent être pris en compte lors de la mesure la force des tornades solaires."

« Depuis leur découverte en 2011, les simulations numériques ont suggéré que les structures tournantes observées dans la chromosphère solaire sont des traceurs de structures magnétiques qui, par leur rotation, forcent le plasma solaire à se déplacer vers le haut le long des lignes de champ magnétique grâce aux forces centrifuges, " dit Mariarita Murabito, chercheur à Rome-INAF.

"Ce flux de plasma peut être accéléré vers les couches sus-jacentes de l'atmosphère solaire. Il n'y avait cependant aucune preuve observationnelle de ces processus. Confirmer la nature magnétique des tornades solaires est une étape importante de la connaissance."

"L'étude du transport et de la dissipation de l'énergie dans l'atmosphère du soleil est d'une importance fondamentale pour comprendre les mécanismes de chauffage des régions externes du soleil et l'accélération du vent solaire." A déclaré Marco Stangalini (ASI) de l'équipe de recherche. "Les champs magnétiques tourbillonnant dans ces vortex représentent les conditions physiques idéales pour l'excitation des ondes magnétiques, qui sont considérés comme l'un des principaux acteurs du réchauffement de la couronne solaire et de l'accélération du vent solaire. C'est la première fois que, grâce aux données IBIS spectropolarimétriques haute résolution, il a été réalisé la tomographie tridimensionnelle des champs magnétiques dans ces structures, " dit Stangalini.

Les observations réalisées avec IBIS au cours des dernières années ont fait progresser notre connaissance de l'atmosphère solaire, en particulier de la structure et de la dynamique de la chromosphère, de l'évolution des éléments magnétiques à petite et grande échelle, and of the excitation and propagation of waves in magnetic regions." Comments Ilaria Ermolli (INAF). "A team of researchers and technologists of various INAF institutes and Universities is working to update the instrument, in order to operate it soon to get new observations of the sun's atmosphere with the resolution required to advance our understanding of physical processes underlying the solar activity and space weather."