Premières images du pôle sud du Soleil : la mission Solar Orbiter ouvre une fenêtre sur l'inconnu

Il y a environ 4,6 milliards d'années, un nuage géant de gaz et de poussière s'est effondré sous l'effet de sa propre gravité. La matière de la nébuleuse s'est accumulée en son centre, donnant naissance au Soleil. Les particules restantes se sont aplaties pour former un disque de débris à partir duquel des planètes, comme la Terre, se sont formées . Depuis, nous orbitons autour de cette étoile proche et familière, visible quotidiennement dans le ciel. Avec l'invention des télescopes, notre relation avec elle s'est élargie, observant, par exemple, qu'il ne s'agit pas d'une boule de feu homogène, mais plutôt de taches changeantes. D'impressionnantes explosions ont également été observées près de sa « surface » (bien qu'il soit difficile de localiser précisément la surface d'une boule de gaz à des températures extrêmement élevées), lesquelles peuvent pointer directement vers notre planète sous forme de tempêtes solaires, déformant notre champ magnétique et provoquant les aurores boréales.

Cependant, il existe quelque chose que l'œil humain n'a jamais vu : les pôles du Soleil. Ce qui se passe au sommet et à la base (de notre point de vue) de cette boule brillante dans le ciel demeure un mystère, du moins visuellement. Jusqu'à présent. Car la mission Solar Orbiter de l'Agence spatiale européenne (ESA) vient de révéler les premières photographies de ces régions inexplorées, qui pourraient être essentielles aux processus qui se déroulent sur notre étoile, mais pour lesquels les scientifiques n'ont toujours pas d'explication.

« Le Soleil est notre étoile la plus proche, source de vie et potentiellement perturbateur des systèmes électriques modernes, spatiaux et terrestres. Il est donc essentiel de comprendre son fonctionnement et d'apprendre à prédire son comportement », a déclaré Caroll Mundell, directrice scientifique de l'ESA. « Ces nouvelles observations uniques de notre mission Solar Orbiter marquent le début d'une nouvelle ère pour la science solaire. »

Jusqu'à présent, toutes les images du Soleil ont été prises depuis sa région équatoriale. En effet, la Terre, les autres planètes et toutes les sondes modernes ont orbité (ou gravitent) autour du Soleil dans un rayon décrit par un disque plat, appelé plan de l'écliptique. Ainsi, la partie la plus visible est l'équateur, mais le sommet est invisible. Une situation similaire se produirait si l'on tournait autour d'un dé : les faces latérales seraient visibles, mais les faces supérieure et inférieure seraient masquées.

Cependant, Solar Orbiter, qui se trouve à seulement 42 millions de kilomètres du Soleil (plus près que Mercure), incline sa trajectoire hors de ce plan, révélant un angle totalement nouveau de notre étoile. Plus précisément, les images prises le 23 mars ont été prises 17 degrés sous l'équateur solaire, permettant une vue directe du pôle sud de notre étoile.

« Nous sommes face à une terra incognita, car les humains n'ont jamais vu cette partie du cosmos », explique à ABC Javier Rodríguez-Pacheco, professeur d'astronomie et d'astrophysique à l'Université d'Alcalá et chercheur principal du détecteur de particules énergétiques (EPD), l'un des instruments embarqués à bord de Solar Orbiter. Son objectif est de détecter les particules les plus énergétiques qui traversent ses capteurs. Cependant, pour les images historiques, d'autres instruments ont été utilisés : ce sont les « yeux » de la sonde.

Plus précisément, l'imageur polarimétrique et héliosismique (PHI), qui est la caméra standard (il observe le spectre visible) et cartographie le champ magnétique à la surface solaire ; l'imagerie spectrale de l'environnement coronal (SPICE), qui capture la lumière émise par les gaz chargés à différentes températures, révélant ainsi différentes couches de l'atmosphère solaire ; et enfin l'imageur ultraviolet extrême (EUI), qui observe dans la lumière ultraviolette lointaine — presque les rayons X — et est l'instrument à la plus haute résolution.

« Ce que nous observons correspond en quelque sorte à nos attentes : un « chaos » règne dans le champ magnétique du pôle sud du Soleil. Contrairement à un aimant classique doté de pôles nord et sud bien définis, les mesures de l'instrument PHI montrent que les deux types de polarité sont présents au pôle sud du Soleil », explique Rodríguez-Pacheco. Ce chaos est lié au cycle de notre étoile : tous les onze ans, les pôles magnétiques solaires s'inversent lors du « maximum solaire », et le pôle magnétique sud devient le pôle magnétique nord, et vice versa. « Nous comprenons approximativement ce mécanisme au sein du Soleil, appelé la dynamo solaire, mais nous devons observer ce qui se passe de près pour améliorer nos prédictions », précise l'astrophysicien.

Car ce qui se passe sur le Soleil peut nous affecter sur Terre. Lors des périodes de maximum solaire, l'activité de notre étoile s'intensifie, provoquant des événements plus fréquents comme les tempêtes solaires, au cours desquelles des particules chargées, comme celles détectées par l'EPD, entrent en collision avec l'atmosphère terrestre. L'effet le plus visible – et non dangereux – de ce phénomène est l'aurore boréale, qui, dans les cas les plus extrêmes, peut être observée à des latitudes proches de l'équateur (comme ce fut le cas en mai dernier en Espagne).

Cependant, ces sursauts d'énergie peuvent gravement affecter les satellites, les détruisant littéralement. Ils pourraient même perturber les réseaux électriques et provoquer des pannes de courant sur Terre. Ce ne serait pas la première fois ; le 1er septembre 1859, l' événement dit de Carrington s'est produit, une tempête solaire si puissante que le service télégraphique nouvellement établi entre l'Amérique et l'Europe a été ravagé. « C'est pourquoi il est important de disposer de modèles précis qui nous préviennent à l'avance de ces changements du Soleil, que nous ne pouvons pas encore prévoir avec précision », explique Rodríguez-Pacheco.

Et cela ne sera pas seulement utile aux Terriens, mais aussi à ceux qui voyagent dans l'espace : « Nous avons détecté que les pôles magnétiques nord et sud n'échangent pas leurs positions simultanément ; l'un d'eux le fait d'abord, puis l'autre quelques semaines plus tard », explique l'expert. « Pendant ce temps, le Soleil marque généralement une pause qui pourrait être mise à profit, par exemple, pour l' exploration de la Lune et les futurs engins spatiaux habités. »

Au fil du temps, nous espérons également observer de près les courants qui émergent de l'équateur vers les pôles, mais qui semblent y disparaître pour réapparaître aux latitudes équatoriales. « Nous ignorons les détails de la dynamo solaire, mais nous nous rapprochons de la résolution des grands mystères. »

Ce n'est qu'un avant-goût de ce que Solar Orbiter nous réserve. L'ensemble des données de son premier survol complet d'un pôle à l'autre devrait arriver sur Terre en octobre 2025. Parallèlement, la sonde continuera de s'incliner de plus en plus, dépassant finalement les 30 degrés d'ici 2029, si l'ESA envisage de prolonger la mission. Pendant ce temps, le Soleil se calmera progressivement, se dirigeant vers son minimum solaire. Les points rouges et bleus, actuellement mélangés au pôle Sud, se sépareront alors au-dessus et en dessous de notre étoile, avec une couleur distincte prédominant clairement à chaque pôle.

« Ce n'est que la première étape de l'ascension de Solar Orbiter vers le ciel : au cours des prochaines années, la sonde s'inclinera encore davantage hors du plan écliptique pour offrir une meilleure vue des régions polaires du Soleil. Ces données transformeront notre compréhension du champ magnétique solaire, du vent solaire et de l'activité solaire », a déclaré Daniel Müller, scientifique de la mission.

De son côté, Rodríguez-Pacheco n'exclut pas quelques surprises. « Personne n'aurait imaginé trouver un hexagone à l'un des pôles de Saturne . Et pourtant, il est là. Qui sait ce que le Soleil nous réserve ? »