Les trous coronaux, ces phénomènes fascinants de notre étoile, peuvent sembler menaçants tout en étant essentiels à notre compréhension du Soleil. Découvrez leur nature, leur formation et leur impact potentiel sur la Terre, à travers les insights d’une spécialiste reconnue dans le domaine de la physique solaire.
Parmi les plus grandes structures qui se manifestent sur le Soleil se trouvent les trous coronaux, des régions de la couronne solaire qui deviennent visibles comme de grandes taches sombres à certaines longueurs d’onde. La physicienne solaire Valentina Penza a expliqué à Netcost-security.fr ce que sont ces trous, comment ils se forment et quel impact ils peuvent avoir sur la Terre.
Un grand trou coronale apparu sur le Soleil. Crédit : NASA/SDO
À la fin janvier, un énorme trou coronale est apparu dans la couronne solaire, la couche la plus externe de l’atmosphère du Soleil, donnant lieu à un rapide flux de vent solaire qui aurait pu déclencher une tempête geomagnétique entre vendredi 31 janvier et samedi 1 février. Cette structure, selon les calculs des scientifiques, avait un diamètre de 800.000 kilomètres, équivalent à environ 60 planètes Terre alignées. Il s’agit de phénomènes très différents des taches solaires liées à la photosphère, la surface visible de notre étoile, bien qu’ils partagent certaines caractéristiques. Pour mieux comprendre ce que sont les trous coronaux, comment ils se forment et quels risques ils peuvent représenter pour la Terre, Netcost-security.fr a interrogé la docteure Valentina Penza, chercheuse au Groupe Solaire de l’Université de Tor Vergata de Rome. Voici ce qu’elle nous a raconté.
Un trou coronale de 800.000 kilomètres apparu sur le Soleil à la fin janvier 2025. Crédit : NASA/SDO
Doctores Penza, que sont exactement ces trous coronaux?
Les trous coronaux sont des structures qui semblent sombres si l’on observe le Soleil à haute énergie, donc rayons X et ultraviolet extrême. Ils n’ont été découverts que lorsque nous avons pu envoyer des satellites observer en dehors de l’atmosphère, car l’ultraviolet et les rayons X sont des ondes électromagnétiques absorbées par l’atmosphère. Contrairement aux taches solaires, dont l’existence a été documentée par Galilée dès le 17e siècle parce qu’elles sont visibles dans le spectre visible, ces trous coronaux sont des structures plus froides dans la couronne, qui est la partie la plus externe du Soleil. Il semble incroyable, mais les planètes les plus proches sont immergées dans l’atmosphère solaire. Nous voyons la photosphère, mais le Soleil, en diminuant sa densité, s’étend un peu dans tout le système solaire à un niveau particulaire, par exemple avec le vent solaire. Ils sont appelés trous coronaux – les astrophysiciens ne sont pas doués pour nommer les choses (elle sourit) – mais en réalité, ce ne sont pas des trous. Ce sont des structures qui, lorsqu’elles sont observées aux rayons X, apparaissent effectivement plus sombres, car là le plasma est un peu plus froid et un peu moins dense. Ainsi, par contraste, elles semblent sombres. Le phénomène, même s’il présente des différences, est similaire aux taches solaires.
Pourriez-vous nous expliquer
Les taches solaires ne sont pas de simples taches sur la photosphère, elles semblent sombres parce qu’elles se situent à 4.000 °C, tandis que la photosphère est à 6000 °C. Donc, les trous coronaux par rapport à la couronne – qui est très chaude et très peu dense – sont plus froids. Cet effet de refroidissement et de faible densité est dû au fait qu’ils sont des régions appelées unipolaires. Le Soleil possède un champ magnétique, qui est d’une certaine manière – surtout à certaines phases – très similaire à celui de la Terre, avec les lignes classiques qui se ferment, sortent du Soleil et reviennent sur le Soleil. Le champ magnétique est toujours bipolaire, mais dans ces zones il s’ouvre. D’une manière ou d’une autre, il finit par se refermer – il n’existe pas de monopole magnétique – mais pas dans cette région. Donc, en s’ouvrant, le champ magnétique laisse échapper le vent solaire, qui est ce flux constant de particules du Soleil. Cela devient le vent solaire rapide et ces particules peuvent atteindre la Terre.
Que pouvez-vous nous dire sur leur formation?
Les trous coronaux existent en réalité en permanence sur le Soleil, mais ils sont généralement localisés aux pôles. Si l’on pense un peu au champ magnétique terrestre, aux pôles, il est ouvert. C’est la raison pour laquelle les aurores se voient surtout aux pôles. De même, sur le Soleil, il y a toujours ces faisceaux de champ magnétique ouverts. Lorsque le cycle solaire magnétique augmente, les trous coronaux tendent à descendre un peu, à devenir plus équatoriaux, ainsi ils deviennent visibles. Parce que la Terre et le Soleil se situent à peu près dans l’écliptique, nous voyons bien le Soleil depuis l’équateur jusqu’aux hautes latitudes, mais nous ne voyons pas les pôles. En effet, cela représente un domaine d’étude, il existe la physique solaire polaire, un champ de recherche très ouvert car nous cherchons à envoyer des satellites effectuant des orbites polaires pour observer cette zone du Soleil.
Concernant la sonde Parker Solar
Exactement. Ce qui se passe dans ces parties du Soleil n’a jamais été clairement vu, des modèles existent. Ces trous coronaux, qui se trouvent normalement aux pôles, descendent lorsque l’activité magnétique du cycle solaire augmente, donc ils apparaissent et « font peur ». Mais en réalité, ils ne sont pas dangereux.
Pour quelle raison?
Il est vrai que depuis ces champs magnétiques ouverts, le vent solaire augmente considérablement sa vitesse – atteignant même 700-800.000 kilomètres par seconde – mais il est peu probable qu’ils génèrent de fortes tempêtes geomagnétiques.
Pourquoi les tempêtes geomagnétiques déclenchées par les trous coronaux sont-elles moins intenses que celles provoquées par des éjections de masse coronale (CME) liées aux éruptions des taches solaires?
Des CME peuvent également se générer à partir des trous coronaux, mais malgré leur vitesse, le vent solaire n’a pas cet effet explosif et violent des éruptions solaires. Qui sont justement des émissions de particules et de rayonnement.
Donc, c’est une question de vitesse
C’est toujours le vent solaire, mais il ne parvient pas à perturber de manière très forte le champ magnétique terrestre, lequel possède sa propre belle structure protectrice. Les tempêtes geomagnétiques varient de G1 à G5 ; typiquement, celles générées par les trous coronaux ne dépassent pas G2. Donc, elles créent des perturbations et peuvent générer des aurores, mais pas à des latitudes basses comme nous l’avons vu récemment, en Italie, en mai et octobre de l’année dernière. Ces phénomènes, en général, sont dus à des éruptions solaires qui sont beaucoup plus violentes. Les trous coronaux, dans leur progression des pôles vers l’équateur, se transforment en « objets tirant vers la Terre« , mais ils tirent à des énergies telles que le champ magnétique terrestre est quelque peu perturbé. C’est pourquoi il est toujours préférable de les surveiller. Il existe des systèmes de NOAA et une série d’études pour s’assurer que les satellites en orbite ne soient pas affectés. Ils sont placés en mode de sécurité, de sorte que lorsque le flux arrive, il ne cause pas de dommages. Mais il n’atteint pas des niveaux très élevés : G1 ou G2, comme nous l’avons dit.
Les taches solaires apparaissent sombres parce que leurs turbulents champs magnétiques emprisonnent la chaleur des couches sous-jacentes par rapport aux zones environnantes. Les trous coronaux apparaissent également plus sombres, mais leurs champs magnétiques sont ouverts. Pourquoi cette différence?
Les trous coronaux sont plus sombres parce qu’ils sont moins denses. Comme nous parlons d’un champ magnétique ouvert, les particules peuvent s’échapper plus rapidement, disons-le de manière un peu naïve. Ainsi, la moindre densité entraîne également une température plus basse. Déjà, la couronne est très peu dense, donc les trous coronaux sont simultanément plus froids et moins denses. Dans ce cas, le champ magnétique ne fait pas office de bouchon pour le rayonnement, tandis que les taches solaires sont plus sombres parce qu’il y a des mouvements convectifs sous la photosphère solaire. En effet, la photosphère solaire dite calme, lorsqu’on la voit sur des photos, apparaît granulaire. Ces granulés se distinguent très bien. C’est un peu comme l’effet de l’eau qui bout, mais ce n’est évidemment pas de l’eau, c’est plasma. Dans ce cas, le champ magnétique photosphérique bloque la convection solaire et donc bloque le rayonnement. Dans le cas des trous coronaux, le rayonnement est déjà très faible. En effet, nous ne voyons pas la couronne. Il est nécessaire d’utiliser des coronagraphes, qui simulent pratiquement l’éclipse en masquant le disque solaire et permettent de voir la couronne solaire et la chromosphère, qui sont les couches les moins denses.
Une langue de plasma dans l’atmosphère du Soleil. Crédit : spaceweather.com / Solar Dynamics Observatory
Dans la couronne solaire, il y a d’une certaine manière une température cinétique, définie en fonction de la vitesse des particules qui sont très rapides. Mais elles sont si peu nombreuses qu’il n’y a pas l’effet de température auquel nous sommes habitués. Dans les trous coronaux, il existe cette zone unipolaire de champ magnétique ouvert qui permet au vent solaire de passer. Les particules sont moins nombreuses précisément parce qu’elles sont passées. Il y a donc un effet de moindre densité et de température plus basse. Le résultat est presque le même. Dans les taches solaires, il y a un peu moins de densité, mais c’est surtout une question de température ; dans les trous coronaux, il y a une faible densité et plus de frais.
Jusqu’aux années 70, personne n’avait remarqué qu’il existait de telles structures. Jusqu’à ce qu’il soit possible de les observer à des longueurs d’onde énergétiques comme les rayons X. Parfois, une aurore se produisait, mais il était difficile de comprendre pourquoi. Les éruptions solaires, quant à elles, sont visibles en lumière blanche, la lumière visible. Le célèbre événement de Carrington s’est exactement manifesté ainsi. Il y a des scientifiques qui ont déclaré qu’il y avait eu une grande émission localisée sur le Soleil qui était pratiquement plus lumineuse que le Soleil lui-même. Les trous coronaux ne sont visibles que si l’on observe l’étoile en rayons X et un peu dans l’ultraviolet.