De plus, les progrès de l'héliosismologie (c'est-à-dire sonder l'intérieur du Soleil à l'aide d'ondes acoustiques solaires) ont établi que ce profil de rotation est presque constant dans toute la zone de convection. Cette couche du soleil s'étend d'une profondeur d'environ 200 000 kilomètres jusqu'à la surface solaire visible et abrite de violents bouleversements de plasma chaud qui jouent un rôle crucial dans le fonctionnement et l'activité du magnétisme solaire.

Alors que les modèles théoriques postulent depuis longtemps une légère différence de température entre les pôles solaires et l'équateur pour maintenir le modèle de rotation du soleil, cette différence s'est avérée notoirement difficile à mesurer. Après tout, les observations doivent « regarder à travers » l’arrière-plan de l’intérieur profond du Soleil, dont la température peut atteindre un million de degrés. Cependant, comme le montrent des chercheurs de l'Institut Max Planck de recherche sur le système solaire (MPS), il est désormais possible de déterminer la différence de température à partir des observations des oscillations sur de longues périodes du soleil.

Les travaux sont publiés dans la revue Science Advances .

Dans leur analyse des données d'observation obtenues par l'imageur héliosismique et magnétique (HMI) à bord de l'observatoire de la dynamique solaire de la NASA de 2017 à 2021, les scientifiques se sont tournés vers les oscillations solaires globales avec de longues périodes qui peuvent être discernées comme des mouvements tourbillonnants à la surface solaire. Les scientifiques du MPS ont annoncé leur découverte de ces oscillations inertielles il y a trois ans. Parmi ces modes observés, les modes à haute latitude avec des vitesses allant jusqu'à 70 km/h se sont révélés particulièrement influents.

Pour étudier la nature non linéaire de ces oscillations à haute latitude, l’équipe a réalisé un ensemble de simulations numériques tridimensionnelles. Dans leurs simulations, les oscillations à haute latitude transportent la chaleur des pôles solaires vers l'équateur, ce qui limite la différence de température entre les pôles du soleil et l'équateur à moins de sept degrés.

"Cette très petite différence de température entre les pôles et l'équateur contrôle l'équilibre du moment cinétique du soleil et constitue donc un mécanisme de rétroaction important pour la dynamique globale du soleil", explique le directeur du MPS, le professeur Laurent Gizon.

Dans leurs simulations, les chercheurs ont décrit pour la première fois les processus cruciaux dans un modèle entièrement tridimensionnel. Les efforts antérieurs se limitaient à des approches bidimensionnelles qui supposaient la symétrie autour de l'axe de rotation du soleil.

"Faire correspondre les simulations non linéaires aux observations nous a permis de comprendre la physique des oscillations à longue période et leur rôle dans le contrôle de la rotation différentielle du soleil", explique le postdoctorant MPS et auteur principal de l'étude, le Dr Yuto Bekki.

Les oscillations solaires aux hautes latitudes sont entraînées par un gradient de température, de la même manière que les cyclones extratropicaux sur Terre. La physique est similaire, bien que les détails soient différents :« Au soleil, le pôle solaire est environ sept degrés plus chaud que l'équateur, ce qui est suffisant pour générer des flux d'environ 70 kilomètres par heure sur une grande partie du soleil. un peu similaire à la conduite des cyclones", explique le Dr Robert Cameron, scientifique du MPS.

Sonder la physique de l’intérieur profond du Soleil est difficile. Cette étude est importante car elle montre que les oscillations sur de longues périodes du soleil ne sont pas seulement des sondes utiles de l'intérieur du soleil, mais qu'elles jouent un rôle actif dans le fonctionnement du soleil. Les travaux futurs viseront à mieux comprendre le rôle de ces oscillations et leur potentiel diagnostique.