mardi 25 avril 2017

L'héliosphère plus sphérique et compacte que ce que l'on pensait


L’héliosphère, la zone magnétisée entourant le Soleil, produite par les particules chargées du vent solaire, vient d’être remesurée à partir de données obtenues par les sondes Voyager et Cassini. Sa forme serait plus ronde que ce que l’on pensait auparavant.




L’héliosphère est une sorte de bulle entourant le Soleil et contenant le système solaire, il s’agit de la région qui est directement influencée par notre étoile. Au-delà de l’héliosphère se trouve le milieu interstellaire proprement dit. La frontière entre les deux est appelée l’héliopause. La taille de l’héliosphère est de l’ordre de 45 à 50 milliards de kilomètres, au-delà de l’orbite de Neptune. La limite de l’héliosphère est l’endroit où le « vent » interstellaire l’emporte sur le vent solaire. Comme le Soleil se déplace dans le disque galactique, le vent interstellaire semble venir d’une seule direction (la direction inverse de celle du mouvement du Soleil). Par ailleurs, des étoiles proches ont été observées arborant une traînée de particules chargées. Les spécialistes en avaient alors conclu que notre héliosphère devait avoir une forme « cométaire », avec une traînée assez longue dans la direction opposée au mouvement. Mais les nouvelles données qui ont pu être rassemblées par une équipe internationale menée par l’astronome grec Kostas Dialynas (Académie d’Athènes) montrent que l’héliosphère aurait plutôt la forme d’une… sphère. Ces nouvelles données sont riches car elles couvrent un cycle solaire entier (11 ans). L’instrument INCA (Ion and Neutral Camera) de Cassini a été exploité pour imager les flux de particules, associé aux données de la sonde IBEX (Interstellar Boundary Explorer) et de Voyager. 
INCA permet de détecter des atomes neutres provenant de l’héliopause qui sont produits lorsque des protons solaires se recombinent avec le gaz neutre du milieu interstellaire se retrouvent rétrodiffusés et reviennent en arrière. A l’origine, INCA n’était pas du tout conçu pour observer l’héliopause, mais pour imager les ions qui sont piégés dans la magnétosphère de Saturne…
Kostas Dialynas et son équipe, dans leur article publié hier dans Nature Astronomy, montrent que la forme quasi sphérique de l'héliopause serait provoquée par la forte intensité du champ magnétique interstellaire, qui a été mesuré par Voyager 1 et sous-estimé jusque là, combinée avec le fait que le ratio de la pression des particules sur la pression magnétique apparaît élevé à l'intérieur de l'héliosphère. Un champ magnétique extérieur plus fort implique qu'il peut interagir d'avantage avec le vent solaire sur le bord de l'héliosphère et compacter fortement la traînée résiduelle.
La quasi absence de traînée de l'héliosphère a aussi pu être déduite des mesures de Cassini car elles montrent une chose inattendue : les particules venant de l'extrémité de la traînée supposée suivaient les changements du cycle solaire presque exactement aussi vite que celles provenant de la zone plus proche. La traînée ne pouvait alors qu'être très courte, sinon un décalage temporel aurait été observé.
La forme de l'héliosphère joue un rôle important dans le transport des rayons cosmiques galactiques vers la zone interne du système solaire où nous nous trouvons. La meilleure connaissance sur la frontière de notre système reste ainsi cruciale pour  essayer de mieux protéger notre environnement proche des rayonnements énergétiques produits par les phénomènes les plus violents de l'Univers.

Référence

The bubble-like shape of the heliosphere observed by Voyager and Cassini
K. Dialynas et al.
Nature Astronomy 1, 0115 (2017)

Illustration

Schéma de l'héliosphère déduite des mesures effectuées dans cette étude (Dialynas et al.)