Les scientifiques sont sur le point de percer le mystère du champ magnétique solaire

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Le Soleil possède un champ magnétique puissant qui crée des taches solaires à la surface de l’étoile et déclenche des tempêtes solaires comme celle qui a englouti une grande partie de la planète. Magnifique aurore boréale ce mois-ci.

Mais la manière exacte dont ce champ magnétique est généré à l’intérieur du Soleil est un mystère qui intrigue les astronomes depuis des siècles, depuis l’époque de l’astronome italien Galilée. faite par Premières observations de taches solaires au début du XVIIe siècle, et j’ai remarqué à quel point cela variait au fil du temps.

Les chercheurs à l’origine d’une étude multidisciplinaire avancent une nouvelle théorie dans un rapport Publié mercredi dans la revue Nature. Contrairement aux recherches précédentes qui supposaient que le champ magnétique du Soleil provenait des profondeurs du corps céleste, ils soupçonnent que la source est beaucoup plus proche de la surface.

Le modèle développé par l’équipe pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre Le cycle solaire est de 11 ans et l’amélioration de la prévision de la météo spatiale, qui peut perturber le GPS et les satellites de communication, ainsi que l’éblouissement des observateurs du ciel nocturne avec les aurores boréales.

« Ce travail propose une nouvelle hypothèse sur la façon dont le champ magnétique du Soleil est généré, qui correspond mieux aux observations solaires et, nous l’espérons, pourra être utilisée pour mieux prédire l’activité solaire », a déclaré Daniel Lequaint, professeur adjoint d’ingénierie et de sciences appliquées. Mathématicien à la McCormick School of Engineering de l’Université Northwestern et membre du Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique.

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« Nous voulons prédire si le prochain cycle solaire sera particulièrement fort, ou peut-être plus faible que d’habitude. Il a ajouté que les modèles précédents (en supposant que le champ magnétique solaire est généré au plus profond du Soleil) étaient incapables de faire des prédictions précises ou (de déterminer) si le cycle Le prochain système solaire sera fort ou faible.

Les taches solaires aident les scientifiques à suivre l’activité du soleil. C’est le point d’origine des éruptions explosives et des éjections qui libèrent de la lumière, de la matière solaire et de l’énergie dans l’espace. La récente tempête solaire prouve que le Soleil approche de son « maximum solaire » – le point de son cycle de 11 ans où il possède le plus grand nombre de taches solaires.

« Parce que nous pensons que le nombre de taches solaires suit la force du champ magnétique interne du Soleil, nous pensons que le cycle des taches solaires de 11 ans reflète un cycle de la force du champ magnétique interne du Soleil », a déclaré Lequanit.

NASA/GSFC/Observation de la dynamique solaire

Cette vue du champ magnétique du Soleil a été créée par le Solar Dynamics Observatory de la NASA.

Il est difficile de voir les lignes du champ magnétique solaire, qui serpentent à travers l’atmosphère solaire pour former un réseau complexe de structures magnétiques bien plus complexe que le champ magnétique terrestre. Afin de mieux comprendre le fonctionnement du champ magnétique solaire, les scientifiques se tournent vers des modèles mathématiques.

Dans une première scientifique, le modèle développé par Lecuanet et ses collègues était responsable d’un phénomène appelé oscillation de torsion – des flux de gaz et de plasma entraînés magnétiquement dans et autour du Soleil qui contribuent à la formation de taches solaires.

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Dans certaines régions, la rotation de cette caractéristique solaire accélère ou ralentit, tandis que dans d’autres, elle reste constante. Comme le cycle magnétique solaire de 11 ans, les oscillations de torsion traversent également un cycle de 11 ans.

« Les observations solaires nous ont donné une bonne idée de la façon dont la matière se déplace à l’intérieur du Soleil. Pour nos calculs sur superordinateur, nous avons résolu des équations pour déterminer comment le champ magnétique à l’intérieur du Soleil a changé en raison des mouvements observés », a déclaré LeCoint.

Il a ajouté : « Personne n’avait fait ce calcul auparavant parce que personne ne savait comment le faire efficacement. »

Les calculs du groupe ont montré que des champs magnétiques pourraient être générés à une profondeur d’environ 20 000 milles (32 100 kilomètres) sous la surface du Soleil, beaucoup plus près de la surface qu’on ne le pensait auparavant. D’autres modèles ont indiqué qu’il était beaucoup plus profond, environ 130 000 milles (209 200 km).

« Notre nouvelle hypothèse fournit une explication naturelle des oscillations de torsion manquantes dans les modèles précédents », a déclaré Lequanet.

Lequanit a déclaré que la réalisation importante était le développement de nouveaux algorithmes numériques pour exécuter les calculs. L’auteur principal de l’étude, Jeff Vassell, professeur à l’Université d’Édimbourg au Royaume-Uni, a eu l’idée il y a environ 20 ans, mais il a fallu plus de 10 ans pour développer les algorithmes et a nécessité un puissant superordinateur de la NASA pour le réaliser. travail, a déclaré Lequanit. Simulation.

« Nous avons utilisé environ 15 millions d’heures CPU pour cette enquête », a-t-il déclaré. « Cela signifie que si j’avais essayé de faire les calculs sur mon ordinateur portable, cela aurait pris environ 450 ans. »

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Dans un commentaire publié parallèlement à l’étude, Ellen Zwibel, professeur d’astronomie et de physique à l’Université du Wisconsin-Madison, a déclaré que les résultats préliminaires étaient intéressants et contribueraient à éclairer les futurs modèles et recherches. Elle n’a pas participé à l’étude.

L’équipe a ajouté « un élément provocateur au mélange théorique qui pourrait être essentiel pour résoudre ce mystère astrophysique », a déclaré Zweibel.

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