Rien ne semble plus familier que le soleil dans le ciel. Mais de mystérieux tourbillons, jets, et des éclairs de lumière puissante que les scientifiques ne peuvent expliquer se produisent tout le temps dans l'atmosphère extérieure du soleil. Maintenant, des chercheurs du laboratoire de physique des plasmas de Princeton (PPPL) du département américain de l'Énergie (DOE) ont mieux compris ces phénomènes déroutants.

En utilisant des ordinateurs puissants pour simuler l'atmosphère solaire, ou couronne, les chercheurs ont découvert que les tourbillons et les flashs de rayons X, ensemble connu sous le nom de jets coronaux, pourrait être causée par des boules de plasma émergeant du soleil sous forme de boules qui ressemblent à des formes magnétiques connues sous le nom de sphéromaks. "Cette recherche confirme les intuitions du physicien PPPL Masaaki Yamada, qui a eu l'idée en premier, " dit Josué Latham, premier auteur de l'article rapportant les résultats dans Physique des plasmas .

Latham a terminé la recherche dans le cadre de sa thèse principale pour le département de physique alors qu'il était étudiant de premier cycle à l'Université de Princeton. Il est actuellement doctorant au département de génie nucléaire et de sciences radiologiques de l'Université du Michigan.

Grands jets coronaux, bien que provenant de 93 millions de miles de distance sur le soleil, peut nous affecter ici sur Terre. Les jets peuvent contribuer aux effusions de particules connues sous le nom de vent solaire qui peuvent frapper l'atmosphère extérieure de notre planète et interférer avec les satellites de communication et les réseaux électriques. Jets plus petits, qui sont étudiés au PPPL, contribuent également au vent solaire, et avec des rafales de rayons X peuvent aider à chauffer la couronne. Toute information sur la formation des jets pourrait aider les scientifiques à prédire leur occurrence et à préparer la Terre à leur impact.

Les simulations indiquent qu'une structure magnétique en forme de dôme se forme à la surface du soleil avant les jets coronaux. Puis, les lignes de champ magnétique au bas de la structure se détachent de la surface solaire dans un processus connu sous le nom de reconnexion magnétique, la rupture et la reconnexion violente des champs magnétiques qui se produisent dans tout l'univers.

Maintenant, le dôme commence à s'incliner. Comme il le fait, les lignes de champ magnétique supérieures touchent les lignes environnantes et créent un autre cycle de reconnexion. Le plasma dans le dôme accélère alors et libère l'énergie magnétique stockée. « En substance, ces résultats montrent les processus physiques qui devraient se produire pour produire les éclairs de rayons X, " a déclaré Latham.

"Des simulations antérieures ont suggéré que les jets coronaux proviennent de la reconnexion, mais personne n'était sûr de la configuration magnétique au début du processus, " il a dit. " Ces résultats indiquent qu'un spheromak pourrait être la structure d'origine, et qu'il bascule déclenche la reconnexion."

Pour un scientifique étudiant le plasma, le quatrième état de la matière composé de gaz surchauffé qui conduit l'électricité, le soleil est un sujet naturel. "Nous étudions le plasma ici au PPPL, et les étoiles sont faites de plasma, " a déclaré Elena Belova, physicienne du PPPL, qui a modifié le code informatique qui a produit la simulation et avec Yamada a supervisé le projet de Latham. "Et si vous voulez étudier le plasma et les étoiles, il serait logique d'étudier l'étoile à côté de nous, " elle a dit.

Les physiciens ont également testé les sphéromacs comme moyen possible d'exploiter sur Terre l'énergie de fusion qui alimente le soleil et les étoiles. La fusion combine des éléments légers sous forme de plasma pour générer des quantités massives d'énergie. Les scientifiques cherchent à reproduire la fusion pour une réserve d'énergie pratiquement inépuisable pour produire de l'électricité.

Yamada et ses collègues utiliseront désormais un dispositif PPPL connu sous le nom d'expérience de reconnexion magnétique (MRX) pour tester l'idée du spheromak dans un laboratoire. Le financement de ce travail est une subvention de la National Aeronautics and Space Administration (NASA).