Les chercheurs ont confirmé l'existence d'ondes plasma magnétiques, connu sous le nom de vagues d'Alfvén, dans la photosphère du Soleil. L'étude, Publié dans Astronomie de la nature , fournit de nouvelles informations sur ces vagues fascinantes qui ont été découvertes pour la première fois par le scientifique lauréat du prix Nobel Hannes Alfvén en 1947.

Le vaste potentiel de ces ondes réside dans leur capacité à transporter de l'énergie et des informations sur de très grandes distances en raison de leur nature purement magnétique. La découverte directe de ces ondes dans la photosphère solaire, la couche la plus basse de l'atmosphère solaire, est la première étape vers l'exploitation des propriétés de ces ondes magnétiques.

La capacité des ondes d'Alfvén à transporter de l'énergie est également intéressante pour l'astrophysique solaire et plasma car elle pourrait aider à expliquer le réchauffement extrême de l'atmosphère solaire, un mystère non résolu depuis plus d'un siècle.

Des vagues insaisissables

Les ondes d'Alfvén se forment lorsque des particules chargées (ions) oscillent en réponse aux interactions entre les champs magnétiques et les courants électriques.

Dans les faisceaux de champs magnétiques de l'atmosphère solaire, connu sous le nom de tubes à flux magnétique solaire, peut se former. On pense que les ondes d'Alfvén se manifestent sous l'une des deux formes dans les tubes de flux magnétique solaire ; soit des perturbations de torsion axisymétriques (où des oscillations symétriques se produisent autour de l'axe du tube de flux) ou des perturbations de torsion antisymétriques (où les oscillations se produisent sous forme de deux tourbillons tournant dans des directions opposées dans le tube de flux).

Malgré les revendications précédentes, les ondes de torsion d'Alfvén n'ont jamais été directement identifiées dans la photosphère solaire, même dans leur forme la plus simple d'oscillations axisymétriques de tubes de flux magnétique.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé des observations à haute résolution de l'atmosphère solaire, réalisé par l'imageur IBIS de l'Agence spatiale européenne, pour prouver l'existence d'ondes de torsion antisymétriques prédites pour la première fois il y a près de 50 ans.

Ils ont également découvert que ces ondes pouvaient être utilisées pour extraire de grandes quantités d'énergie de la photosphère solaire, confirmant le potentiel de ces ondes pour un large éventail de domaines de recherche et d'applications industrielles.

La recherche a été dirigée par le Dr Marco Stangalini, Agence spatiale italienne (ASI, Italie) et des scientifiques de sept autres instituts de recherche et universités, y compris le Dr David Tsiklauri et Ph.D. de Queen Mary. étudiant Callum Boocock, ont participé à cette découverte révolutionnaire.

Des simulations de pointe

En plus de ces observations, les chercheurs de Queen Mary ont effectué des simulations numériques pour explorer les mécanismes d'excitation de ces ondes insaisissables.

Les chercheurs du Queen Mary ont conçu et mis en place une simulation magnétohydrodynamique (MHD), qui servent à modéliser la dynamique des fluides magnétisés comme ceux que l'on trouve dans l'atmosphère solaire, reproduire les observations de l'équipe.

Dr David Tsiklauri, Maître de conférences invité à la Queen Mary's School of Physics and Astronomy, a déclaré:"Ce qui était étonnant, c'est que notre idée selon laquelle l'onde d'Alfvén polarisée linéairement au fond d'un tube de flux magnétique entraînera la génération d'oscillations de torsion dans l'ensemble du tube de flux est vraie pour un large éventail de paramètres physiques. Les deux observations et les simulations signalaient la découverte des ondes d'Alfvén."

Callum Boocock, un doctorat étudiant à la Queen Mary's School of Physics and Astronomy, a déclaré:"Les observations des ondes de torsion d'Alfven faites par Marco et son équipe étaient remarquablement similaires au comportement observé dans nos simulations MHD, démontrant l'importance de ces simulations pour découvrir et expliquer les mécanismes de génération des vagues."

Les chercheurs espèrent pouvoir utiliser les nouvelles opportunités offertes par les installations récemment mises en service, comme le satellite Solar Orbiter et le télescope solaire au sol Daniel K. Inouye (DKIST), continuer à rechercher la pertinence des ondes d'Alfvén et potentiellement dévoiler davantage les secrets fondamentaux du soleil.