31 Août 2017

L’existence des modes G du Soleil confirmée sans ambiguïté

Les chercheurs du laboratoire Lagrange ont détecté pour la première fois sans ambiguïté les modes de gravité du Soleil. Cette découverte majeure, obtenue grâce à l’utilisation des données de la mission SOHO, ouvre la voie à une nouvelle physique du cœur du Soleil, explique l’astrophysicien Eric Fossat.

C’est une avancée majeure dans l’héliosismologie, jeune science qui étudie la structure interne du Soleil. Pour la première fois, des ondes de gravité du Soleil ont été détectées à coup sûr  grâce aux données de la mission Soho (Solar and Heliospheric Observatory), lancée conjointement par l’ESA et la NASA depuis 1995, et en particulier de l’instrument GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies), qui mesure les oscillations du disque solaire. La découverte a été faite par une équipe du laboratoire Lagrange.

« L’héliosismologie s’est développée depuis le début des années 1980 avec la détection des ondes acoustiques, qui se manifestent par des vagues observables à la surface du Soleil. On savait qu’il devait exister un deuxième type d’ondes dues à la gravité comme celles de l’eau qui se balance dans une baignoire  et que l’on nomme les modes G, mais que l’on n’avait les pires difficultés à les détecter parce qu’elles se situent au cœur », explique Eric Fossat, astrophysicien émérite à l’Observatoire de la Côte d’Azur. « Depuis 20 ans, on a cherché dans le signal de GOLF des preuves de ces oscillations à la surface, et chaque fois qu’une publication a été faite sur le sujet, elle n’a jamais pu être confirmée. »

Une échographie de notre étoile

Pour parvenir à identifier ces ondes de gravité, les chercheurs ont changé de méthode et utilisé les données de GOLF de façon différente. « Nous avons fait quelque chose qui se rapproche de l’échographie médicale, en utilisant les ondes acoustiques comme un outil pour étudier les propriétés de ce qu’elles peuvent voir au fond : puisque les ondes acoustiques traversent le cœur du Soleil, se réfléchissent de l’autre côté et reviennent, on peut mesurer le temps de voyage à travers le diamètre solaire. Si dans le cœur, il y a effectivement une vague qui modifie sa géométrie, le temps que met l’onde acoustique pour effectuer l’aller-retour s’en trouve modifié », poursuit Eric Fossat. Cette nouvelle méthode a mis en évidence l’impact des ondes de gravité, et par conséquent confirmé leur existence.

Une nouvelle physique du Soleil

La détection des ondes de gravité ouvre des perspectives considérables sur la connaissance de la physique du Soleil. Elle s’accompagne de deux informations quantitatives : d’une part, la vitesse de rotation du cœur du Soleil, qui tourne sur lui-même en une semaine, soit 4 fois plus vite que sa partie extérieure, et d’autre part la régularité des oscillations. « Ce sont deux données essentielles », se réjouit le scientifique. « La mesure de la vitesse de rotation du cœur remet en question tout ce que l’on sait sur l’histoire de la rotation du Soleil : les étoiles jeunes tournent vite, or le Soleil est une vieille étoile qui tourne lentement en surface et qui a gardé dans son cœur probablement la mémoire de sa rotation de jeune Soleil. Cela va nous donner une idée de sa rotation quand il était tout jeune, il y a plus de 4 milliards d’années, et cela rend possible l’existence d’un champ magnétique dans le cœur. Quant aux fréquences des oscillations, elles nous renseignent sur sa composition chimique. Le CNES a joué un rôle crucial dans ces découvertes en acceptant de continuer à financer la mission SOHO depuis plus de 20 ans, au-delà de ce qui était prévu initialement. Si la mission avait été arrêtée au bout de 10 ou 12 ans, on n’aurait pas obtenu ces résultats », conclut l’astrophysicien.



Soho et ondes de gravité

Soho et une portion du Soleil
© NASA

En savoir plus

Asymptotic g modes: Evidence for a rapid rotation of the solar core. Fossat, E., Boumier, P., Corbard, T., Provost, J., Salabert, D., Schmider, F.X., Gabriel, A.H., Grec, G., Renaud, C., Robillot, J.M., Roca-Cortés, T., Turck-Chièze, S., Ulrich, R.K. Astronomy & Astrophysics, 

Contacts

  • Eric Fossat, astrophysicien au Laboratoire Lagrange (CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur/Université Nice Sophia-Antipolis), eric.fossat at unice.fr
  • Kader Amsif, responsable du programme Soleil Héliosphère Magnétosphères au CNES, kader.amsif at cnes.fr