Variation spatiale des mécanismes de transport d’énergie au sein des rubans d’une éruption solaire

Pourquoi les éruptions solaires importent dans la vie quotidienne

Les éruptions solaires sont des explosions colossales à la surface du Soleil qui peuvent perturber les satellites, les communications radio, les systèmes de navigation et même les réseaux électriques sur Terre. Pour prévoir et se préparer à ces tempêtes de météo spatiale, les scientifiques doivent comprendre non seulement combien d’énergie libère une éruption, mais aussi comment exactement cette énergie circule dans l’atmosphère solaire. Cet article explore une découverte surprenante : au sein d’une même éruption, différentes parties d’un même « ruban » brillant sur le Soleil peuvent être alimentées de façons très différentes.

Des rubans lumineux sur un Soleil tourmenté

Lorsqu’une éruption solaire se déclenche, elle libère de l’énergie dans la haute atmosphère externe du Soleil et l’envoie le long de « boucles » magnétiques vers la surface. Là où ces boucles touchent le Soleil, elles s’illuminent sous la forme de bandes longues et fines appelées rubans d’éruption. Ces rubans sont les empreintes visibles de l’éruption. Grâce au vaisseau Solar Orbiter, l’équipe s’est concentrée sur une « microéruption » modeste survenue à proximité d’une éruption beaucoup plus grande. Un instrument nommé SPICE a observé en continu la même bande étroite de la surface solaire avec des clichés rapides toutes les cinq secondes, capturant deux pieds de ruban distincts : l’un lumineux et intense dans le ruban supérieur, et l’autre plus faible et plus lent dans le ruban inférieur.

Écouter le Soleil dans la lumière de l’hydrogène

Pour comprendre comment l’énergie se déplaçait, les chercheurs n’ont pas uniquement regardé la luminosité de l’éruption. Ils ont mesuré le rapport entre deux empreintes ultraviolettes de l’hydrogène, connues sous les noms de Lyman bêta et Lyman gamma. Ces raies spectrales se forment dans la basse atmosphère solaire et sont très sensibles au chauffage. Dans des conditions calmes, leur rapport d’intensité reste presque constant, mais pendant l’éruption il a chuté brusquement. Au pied supérieur lumineux, le rapport a plongé rapidement vers des valeurs beaucoup plus basses pendant seulement une trentaine de secondes avant de remonter. Au pied inférieur plus faible, le rapport a diminué de façon plus modérée mais est resté bas beaucoup plus longtemps. Ce contraste suggère que la même éruption chauffait des régions voisines du Soleil de manières très différentes.

Tester les trajectoires d’énergie avec des supercalculateurs

Pour interpréter ces variations, l’équipe a eu recours à des simulations informatiques détaillées de boucles d’éruption qui suivent la réponse du gaz, de la lumière et des particules à un apport d’énergie soudain. Ils ont exploré plusieurs scénarios. Dans certains, des faisceaux d’électrons ou de protons très rapides — souvent appelés particules non thermiques — transportent l’énergie le long de la boucle et percutent des couches plus denses en dessous. Dans d’autres, le sommet de la boucle est simplement chauffé, et l’énergie descend ensuite sous forme de chaleur ordinaire par conduction thermique, comme la chaleur qui se propage le long d’une tige métallique. Pour chaque simulation, ils ont généré des spectres synthétiques et calculé à quoi le rapport Lyman bêta/gamma devrait ressembler pour SPICE, en tenant compte du flou et du bruit de l’instrument réel.

Deux moteurs différents dans une même éruption

La comparaison a été frappante. Les simulations dans lesquelles des particules énergétiques bombardent la basse atmosphère ont produit une chute rapide et profonde du rapport de Lyman qui correspondait étroitement au comportement du pied supérieur lumineux. Les modèles principalement drivés par la conduction thermique, sans forts faisceaux de particules, n’ont montré qu’une diminution plus faible et plus progressive — très similaire au pied inférieur plus faible. Des modélisations supplémentaires d’un arc complet de boucles magnétiques ont montré qu’une fente d’observation de type SPICE traversant une telle structure verrait en effet une source brillante et de courte durée là où les particules tombent, et une source plus faible et plus durable là où la chaleur s’infiltre plus doucement. Ensemble, les observations et les modèles impliquent qu’un segment du ruban était alimenté principalement par des particules rapides, tandis que le segment voisin l’était surtout par la chaleur descendant depuis les hauteurs.

Repenser la façon dont les éruptions délivrent leur énergie

Ce travail remet en question l’idée longtemps soutenue selon laquelle des faisceaux d’électrons énergétiques domineraient le transport d’énergie le long d’un ruban d’éruption tout entier. Il montre au contraire que différents mécanismes peuvent prévaloir à différents endroits, même dans un même événement et séparés seulement de quelques milliers de kilomètres. Le simple rapport de deux raies de l’hydrogène s’avère être un diagnostic puissant pour identifier où et quand des particules rapides sont présentes, et combien de temps elles agissent. À mesure que de nouveaux télescopes solaires fourniront des vues plus nettes et plus rapides des rubans d’éruption, ces techniques aideront les scientifiques à cartographier les voies énergétiques cachées du Soleil avec une finesse toujours accrue, améliorant in fine notre capacité à prévoir les tempêtes solaires qui affectent la technologie et la vie sur Terre.

Citation: Kerr, G.S., Krucker, S., Allred, J.C. et al. Spatial variation of energy transport mechanisms within solar flare ribbons. Nat Astron 10, 202–213 (2026). https://doi.org/10.1038/s41550-025-02747-9

Mots-clés: éruptions solaires, rubans d’éruption, météo spatiale, transport d’énergie, Solar Orbiter