Insolite : Les scientifiques découvrent un surprenant secret sur notre soleil

Alors que nous pensions en connaître un rayon sur notre étoile, des scientifiques ont récemment découvert que celle-ci émettait un certain type de rayonnements très puissants, les rayons gamma. Si il avait déjà été prouvé que le soleil pouvait engendrer ces rayonnements, leur intensité exceptionnelle et leur fréquence a beaucoup surpris les chercheurs.

Comment sont détectés ces rayons gamma ?

Notre soleil est constamment surveillé, car ses éruptions peuvent, en fonction de leur intensité, avoir un impact sur les infrastructures électriques terrestres. Ainsi, de nombreux points d'observations sont présents au quatre coins du globe pour observer son évolution, dont l'observatoire HAWC (High-Altitude Water Cherenkov) situé au Mexique. C'est dans cet observatoire particulier qu'ont été détectés les rayonnements solaires les plus puissants jamais mesurés, des rayons gamma de plus d'un téraélectronvolt, soit mille milliards de fois plus énergétiques que la lumière visible.

Cet observatoire n'est toutefois pas construit comme la plupart des télescopes. Il est composé de 300 réservoirs, chacun rempli d'environ 200 tonnes d'eau et situés entre deux anciens volcans à plus de 4000m d'altitude. Il a été conçu pour observer des « gerbes atmosphériques », qui résultent des interactions entre les rayons cosmiques et notre atmosphère.

Ces collisions génèrent des particules de moindre énergie, qui elles-mêmes créent d’autres particules à mesure qu’elles descendent vers la surface. Lorsque toutes ces particules interagissent avec l’eau des réservoirs du HAWC, elles créent un rayonnement de Tcherenkov, que les instruments de l'observatoire peuvent détecter.

Durant 6 ans, entre 2015 et 2021, les scientifiques en charge de cet observatoire ont collecté des données permettant de découvrir quelque chose d'étonnant, le soleil émet bien plus de puissants rayons gamma que ce que les modélisations envisageaient. Les chercheurs ont d'abord pensé à une erreur dans les données collectées mais les résultats étaient malgré tout irréfutables.

Le soleil émet bien plus de rayons gamma qu'envisagé

Les rayons gamma solaires se produisent lorsque des rayons cosmiques (des particules à haute énergie émises par les supernovas ou les trous noirs par exemple) se dirigent vers la surface du soleil puis sont déviés par son champ magnétique. En s'éloignant de la surface du soleil, ceux-ci interagissent avec les gaz de l'atmosphère solaire pour créer un certain type de rayonnement, les rayons gamma.

Le soleil émet une importante quantité de rayonnements, certains se montrant plus abondants que d'autres. Dans les années 1990, les scientifiques ont envisagé que le Soleil pouvait également produire des rayons gamma mais il était toutefois peu probable que ceux-ci atteignent la Terre bien que le manque d'instrument à cette époque n'avait pas permis de réfuter cette hypothèse. Ce n'est qu'en 2011 que la NASA a détecté les premiers rayons gamma à haute énergie, détections qui se sont ensuite multipliés les années suivantes, notamment avec la mise en service du HAWC.

Avec la multiplication de la détection de ce type de rayonnement, les scientifiques se sont rendus compte que ceux-ci étaient environ 7 fois plus nombreux que ce à quoi ils s'attendaient mais également bien plus puissants. Certains rayon gamma ont en effet atteint près de 10 TeV, soit une énergie exceptionnelle quand on la compare à l'énergie de la lumière visible qui est d'environ 1eV. Si ce rayonnement est le puissant jamais détecté provenant du soleil, ce n'est toutefois pas le plus intense a avoir été observé dans l'espace puisqu'un rayonnement de 450Tev a été mesuré il y a quelques années, provenant de la nébuleuse du Crabe.

Une origine encore inexpliquée

Si cette nouvelle découverte a propos de notre soleil nous rappelle que l'espace nous réserve encore beaucoup de surprises et que même le soleil, pourtant si familier cache aussi des secrets, elle soulève également de nouveaux questionnements. Comment le soleil peut-il engendrer des rayonnements si intenses ?

Les scientifiques ont remarqué que ces flux de rayons gamma sont inversement proportionnels au niveau d'activité solaire. Ceux-ci se montrent plus intenses lors des minimums solaires et plus faibles lors des maximums. Une telle variation suggère que les champs magnétiques du soleil ne sont sans doute pas étrangers au phénomène, étant responsables du cycle solaire et des éruptions solaires qui le caractérisent.

Toutefois, le rôle exact des champs magnétiques et la manière dont ils interagissent avec les rayons cosmiques pour produire un flux de rayons gamma aussi puissant restent à éclaircir et plusieurs hypothèses ont été proposées par la communauté scientifique. Pour certains, les champs magnétiques solaires pourraient par exemple agir comme un accélérateur d'électrons des rayons cosmiques, produisant un rayonnement gamma bien plus puissant qu'envisagé auparavant.

Dans tous les cas, la façon dont ceux-ci sont produits reste encore un mystère sur lequel se penche bon nombre de spécialistes. Avant d'y voir plus clair et de comprendre ce phénomène, il n'y a toutefois pas d'inquiétude à avoir, ces rayons étant inoffensifs pour les terriens. Néanmoins, ils pourront avoir des répercussions importantes pour l'avenir du voyage spatial et une réévaluation des dangers auxquels sont soumis les astronautes sur de longs vols sera vraisemblablement nécessaire.