L’IA détecte des signes d’éruptions solaires plusieurs heures avant qu’elles ne se produisent

Le Soleil est une étoile magnétiquement active, et ses éruptions solaires se produisent lorsque l’énergie stockée dans les champs magnétiques est libérée brutalement. Ces événements sont principalement associés à la reconnexion magnétique dans les régions actives de l’atmosphère solaire.

Le problème est complexe en raison de la nature même du Soleil, où plasma, turbulence, convection et champs magnétiques interagissent à différentes échelles. Anticiper ces éruptions est important, car elles peuvent être associées à des éjections de masse coronale et à des tempêtes géomagnétiques.

Des chercheurs ont développé EarlyDetect, un modèle d’intelligence artificielle (IA) capable d’identifier des signaux précédant l’apparition de régions actives sur le Soleil. Le système analyse l’activité acoustique et le champ magnétique, à la recherche de motifs qui précèdent des changements à la surface environ 9 heures à l’avance.

Les éruptions solaires

Les éruptions solaires sont des libérations d’énergie dans l’atmosphère du Soleil, associées à des régions où les champs magnétiques sont concentrés et déformés. Elles se produisent principalement lorsque la reconnexion magnétique réorganise la structure du champ et transforme l’énergie magnétique en chaleur, en rayonnement et en énergie cinétique.

Lors d’une éruption, le Soleil peut émettre un rayonnement sur pratiquement tout le spectre électromagnétique, notamment dans les rayons X et l’ultraviolet. L’intensité de l’événement dépend de la quantité d’énergie disponible et de la configuration du champ magnétique dans la région active. Le processus peut également accélérer des particules à des vitesses très élevées.

L’activité acoustique et le champ magnétique

L’activité acoustique du Soleil correspond à des oscillations et à des ondes de pression qui se propagent à travers son intérieur et sa surface. Ces oscillations peuvent être observées grâce aux variations de vitesse et aux mouvements de la photosphère. Des modifications de ces signaux peuvent constituer des indices de changements dans la structure interne.

Le champ magnétique solaire est généré et continuellement réorganisé par les mouvements du plasma ionisé à l’intérieur du Soleil. La convection et la rotation différentielle amplifient et déforment les lignes du champ magnétique. Lorsque ce champ accumule de l’énergie et devient instable, il peut déclencher des éruptions solaires.

EarlyDetect

Les chercheurs ont introduit un modèle d’IA afin d’accélérer les prévisions. EarlyDetect utilise une architecture Transformer entraînée à reconnaître des motifs dans les observations solaires. Au lieu de traiter des séquences de texte, le modèle analyse des séries temporelles liées à l’activité acoustique et au champ magnétique du Soleil.

Un résultat important a été de découvrir que de petites fluctuations de faible amplitude contenaient les signaux les plus précoces de la formation d’une région active. En préservant ces variations, EarlyDetect a pu extraire des informations et améliorer sa capacité à anticiper les changements de l’activité solaire.

Test en conditions réelles

EarlyDetect a été entraîné à partir d’observations de l’instrument SDO/HMI de la NASA, puis testé sur des régions actives. La meilleure version du modèle a identifié des signaux précurseurs, en moyenne 9,24 heures avant que ces régions ne deviennent visibles à la surface du Soleil. Ses performances ont dépassé celles de la méthode utilisée auparavant.

Malgré ces résultats, EarlyDetect ne fonctionne pas encore comme un système opérationnel d’alerte en temps réel. Le modèle a été entraîné à partir d’événements déjà connus et génère encore des faux positifs. Par ailleurs, il détecte l’apparition de régions actives, mais pas nécessairement les éruptions solaires ni les éjections de masse coronale (CME).