Magnétogrammes résolus en polarité du côté éloigné basés sur des mesures hélio‑sismiques

Pourquoi il est important de surveiller la face cachée du Soleil

Les tempêtes de météo spatiale en provenance du Soleil peuvent perturber les satellites, les réseaux électriques et les communications radio sur Terre. Ces tempêtes sont déclenchées par des régions actives — des zones de magnétisme intense — à la surface du Soleil. Nous voyons très clairement la moitié du Soleil tournée vers la Terre, mais pour l’autre moitié nous sommes pratiquement aveugles. Cette étude présente une nouvelle méthode pour déduire non seulement la présence, mais aussi la structure magnétique et la polarité (orientation nord–sud) des régions actives situées sur la face éloignée du Soleil, en utilisant les faibles vibrations de la surface solaire combinées aux mesures des engins spatiaux. Cela nous rapproche d’une carte magnétique complète à 360 degrés du Soleil en quasi‑temps réel.

Écouter l’intérieur du Soleil

Le Soleil résonne en permanence avec des ondes sonores qui rebondissent dans son intérieur. Lorsque ces ondes acoustiques traversent des régions magnétiquement actives, leurs temps de parcours sont légèrement retardés. Des réseaux de télescopes au sol, comme le Global Oscillation Network Group (GONG), enregistrent ces mouvements de surface et utilisent « l’hélio­sismographie holographique » pour reconstruire comment les ondes ont été perturbées sur la face éloignée. Depuis plus de deux décennies, ces techniques ont permis de localiser des régions actives fortes sur la face éloignée, mais elles ne pouvaient pas dire de façon fiable quelles parties de ces régions étaient de polarité positive ou négative. Cette information manquante est cruciale pour modéliser l’extension du champ magnétique solaire dans l’espace et pour prévoir les trajectoires des éruptions solaires.

Transformer les ondulations sismiques en cartes magnétiques

Pour combler cette lacune, les auteurs combinent des données hélio­sismiques de GONG avec des mesures magnétiques directes de l’instrument SO/PHI à bord de la sonde Solar Orbiter, qui observe parfois de larges portions de la face éloignée. Ils constituent un jeu de données de trois ans (2022–2024) où des cartes sismiques de la face éloignée et des magnétogrammes éloignés se chevauchent dans l’espace et le temps. Un système d’apprentissage automatique appelé FASTARR identifie d’abord les contours des régions actives éloignées dans les cartes sismiques. À l’intérieur de ces contours, l’équipe compare l’amplitude des décalages de phase sismiques — les très faibles modifications de la temporisation des ondes — avec l’intensité du champ magnétique mesuré. En analysant des centaines de milliers de pixels répartis sur 190 régions actives, ils montrent que le signal sismique suit une relation non linéaire stable avec le champ magnétique sous-jacent : le décalage de phase augmente rapidement quand le champ est faible, puis se sature progressivement pour des champs plus forts. Cette courbe calibrée leur permet de convertir n’importe quelle carte sismique de la face éloignée en une carte approximative de l’intensité du champ magnétique.

Repérer le plus et le moins magnétiques

Connaître l’intensité du magnétisme ne suffit qu’à moitié ; les modèles de météo spatiale ont aussi besoin de l’orientation du champ magnétique. L’équipe exploite un schéma simple mais efficace : la plupart des régions actives présentent deux lobes magnétiques principaux de signes opposés, côte à côte. Lorsque l’on examine la variation de l’intensité magnétique inférée le long de la longueur d’une région, on observe souvent un profil à double pic — un pic pour chaque lobe. En faisant pivoter chaque région pour l’aligner au mieux et en ajustant deux bosses lisses à ce profil, ils peuvent déduire où se situe la frontière entre les polarités et quel côté est « précurseur » ou « suiveur » dans la direction de la rotation solaire. Ils associent ensuite cette information géométrique à la loi de polarité de Hale — un motif bien établi qui indique quelle polarité doit être en tête dans chaque hémisphère au cours d’un cycle solaire donné — pour attribuer des signes positifs et négatifs de façon continue à travers la région. Le résultat est une carte magnétique polarisée et lisse de la région éloignée qui peut être directement comparée aux magnétogrammes SO/PHI.

Tester la méthode lors d’une tempête majeure

Les auteurs testent leur approche sur un épisode spectaculaire de mai 2024, lorsqu’un ensemble de grandes régions actives a produit des éruptions intenses et des éjections dirigées vers la Terre, conduisant à l’une des plus fortes tempêtes géomagnétiques du cycle solaire 25. À mesure que des régions clés tournaient hors de la vue terrestre et passaient sur la face éloignée, leur technique hélio­sismique a continué de suivre la taille, l’intensité et la structure de polarité des complexes magnétiques. Là où Solar Orbiter a fourni des magnétogrammes directs de la face éloignée, les cartes reconstruites s’accordent bien avec les formes observées et les motifs de polarité, rendant compte de la fragmentation et de l’affaiblissement des régions au fil du temps. Les comparaisons quantitatives montrent que la méthode reproduit avec une bonne précision la force relative et le signe du champ magnétique, en particulier dans les parties les plus fortes des régions, celles qui importent le plus pour la météo spatiale.

Un pas vers la prévision météorologique solaire globale

En substance, ce travail montre qu’une analyse attentive des vibrations solaires, guidée par des règles physiques et validée par des engins spatiaux, peut retrouver à la fois l’intensité et l’orientation du magnétisme sur l’hémisphère que nous ne voyons pas directement. En transformant des cartes hélio­sismiques de la face éloignée en magnétogrammes résolus en polarité avec une cadence de six heures, cette méthode peut combler un angle mort de longue date dans la surveillance solaire. Combinée aux magnétogrammes traditionnels de la face proche, elle fournit des entrées plus réalistes pour les modèles de la couronne et du vent solaire, améliorant notre capacité à anticiper quand et comment les tempêtes solaires affecteront la Terre et le reste du système solaire.

Citation: Hamada, A., Jain, K., Strecker, H. et al. Polarity-resolved far-side magnetograms based on helioseismic measurements. Sci Rep 16, 13110 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42917-x

Mots-clés: météo spatiale, magnétisme solaire, hélio­sismologie, régions actives solaires, Solar Orbiter