(NB : l'hypothèse de l'onde de choc au-delà de l'héliopause est aujourd'hui abandonnée).
L'héliosphère est l'astrosphère du Soleil, une zone en forme de bulle allongée dans l'espace, engendrée par les vents solaires. Sa limite est l'héliopause, qui délimite la zone d'influence des vents solaires, lorsqu'ils rencontrent le milieu interstellaire.
Le vent solaire consiste en la projection de particules atomiques (essentiellement protons et électrons) par la haute atmosphère de notre étoile, le Soleil. Ce plasma impose une pression (une sorte de souffle) vers l'extérieur du système solaire et repousse le flux de particules similaires mais provenant de l'espace lointain[1].
La forme de la bulle ainsi produite n'est que très approximativement sphérique et reste sujette à controverses scientifiques, mais les éléments principaux en sont relativement bien définis :
- une forme allongée produite par le déplacement du Soleil ;
- une forme spiralée produite par la rotation du Soleil ;
- diverses déformations provenant de l'influence des champs magnétiques solaires et planétaires qui influencent fortement la trajectoire des particules chargées qui constituent le vent solaire.
En particulier, il est considéré comme très probable que la limite de l'héliosphère, l'héliopause, soit très fluctuante et largement influençable par des facteurs internes comme externes (les éruptions solaires, par exemple).
Structure
L'héliosphère est une gigantesque bulle de gaz dont la forme et la dimension varient selon la rotation, le déplacement, l'activité et le champ magnétique du Soleil. Ainsi, la rotation du Soleil sur lui-même crée la forme spiralée de l'héliosphère et le déplacement du Soleil crée la forme allongée de l'héliosphère.
Les gaz qui la composent sont en plus grande partie de l'hélium et de l'hydrogène. Comme toutes autres formes d'énergie, ces vents solaires ont des limites, et ces limites forment l'héliosphère. Celle-ci apparaît lorsque la poussée des vents solaires ne réussit plus à repousser la bulle de gaz. Cette délimitation se nomme l'héliopause.
Choc terminal
Le choc terminal correspond à l'ensemble des points de l'héliosphère où la vitesse du vent solaire devient subsonique (par rapport à l'étoile et dans le milieu interstellaire) après avoir été ralenti par les interactions avec le milieu interstellaire. Cela entraîne une compression, un réchauffement et un changement dans le champ magnétique.
Pour le système solaire, le choc terminal est évalué à une distance de 75 à 90 unités astronomiques du Soleil[2].
En 2007, la sonde Voyager 2 a franchi le choc terminal du Soleil[3]. Elle aurait passé cinq fois le choc terminal puisque les frontières de ce dernier varient selon l'activité solaire.
Le choc se produit au moment où les particules du vent solaire passent d'environ 400 km/s à la vitesse du son (environ 100 km/s dans le milieu interstellaire, bien que la valeur soit fluctuante), créant une onde de choc.
En s'éloignant du Soleil, le choc terminal est suivi de l'héliopause, où les particules du vent solaire sont arrêtées par le milieu interstellaire. Vient ensuite l'onde de choc magnétique, marquant les limites de la magnétosphère solaire.
L'héliopause
L'héliopause et l'héliosphère sont deux choses distinctes. L'héliopause est la limite où le vent solaire est arrêté par le milieu interstellaire. Cette limite n'est pas bien connue, car elle est très difficile à observer, ce qui est probablement dû au fait que l'héliopause n'est jamais constante. La vitesse des vents solaires change à tout moment et cela rend l'héliopause instable.
L'héliogaine
L'héliogaine est formée de particules émises par le soleil qui entrent en collision avec des particules interstellaires. Ces particules s'accumulent autour de l'héliopause et créent une onde de choc. L'héliogaine est située encore plus loin que le choc terminal, c'est dans cette région que les vents solaires sont ralentis et comprimés. Cela peut équivaloir à une distance d'environ 80 à 100 UA au plus près. L'héliogaine a une épaisseur moyenne d'environ 10 à 100 UA[4].
On peut facilement reproduire une analogie à l'héliogaine dans un lavabo : l’eau qui tombe s’éloigne du point de chute de façon uniforme, mais seulement autant que lui permet sa pression. Lorsque l’eau s’éloigne trop, sa pression diminue et ne lui permet plus de s’étendre d’avantage, en particulier à cause de l’eau qui se trouve déjà autour et lui opposant une résistance. L’eau y forme un bourrelet plus ou moins circulaire autour du point de chute. Ce bourrelet est dans son ensemble l’analogue à l’héliogaine. La limite intérieure du bourrelet est quant à lui le choc terminal.
Exploration
Voyager
Lors d'une réunion de l'Union américaine de géophysique en , le Dr Ed Stone a suggéré que la sonde Voyager 1 aurait également passé le choc terminal en , lorsqu'elle était à 94 unités astronomiques du Soleil. Il s'est fondé sur les fluctuations des lectures du champ magnétique prises par la sonde. Voyager 2, quant à elle, aurait détecté de telles fluctuations à partir de 76 unités astronomiques du Soleil (en 2006). Cela impliquerait que les limites de l'héliosphère seraient irrégulières, s'étendant plus loin du Soleil en direction de l'hémisphère nord que dans la direction de l'hémisphère sud[5]. La NASA confirme officiellement le , après analyse des données recueillies par la sonde, que Voyager 1, à plus de 18 milliards de kilomètres du Soleil, a quitté la zone d'influence directe de ce dernier, l'héliosphère (zone de prédominance magnétique, la sonde étant toujours dans la zone de prédominance gravitationnelle de notre étoile)[6],[7]. Elle se trouve désormais dans l'espace interstellaire.
IBEX
La mission Interstellar Boundary Explorer (IBEX) tentera de recueillir plus de données à propos du choc terminal solaire.
Notes et références
- ↑ Pierre Kohler, La Terre et les astres, Hachette, , 317 p. (présentation en ligne)
- ↑ (en) Robert Nemiroff et J. Bonnell, « The Sun's Heliosphere & Heliopause », Astronomy Picture of the Day, (consulté le ).
- ↑ (en) David Chandler, « MIT instrument finds surprises at solar system's edge », MIT News, (consulté le ).
- ↑ Laurent Sacco, « Structure de l'héliosphère : Stereo donne raison aux sondes Voyager », Futura-Sciences, (consulté le ).
- ↑ (en) Ker Than, « Voyager II detects solar system's edge », CNN, (consulté le )
- ↑ (en) « How Do We Know When Voyager Reaches Interstellar Space? », sur NASA/JPL (consulté le )
- ↑ « Voyager I, premier objet humain hors du système solaire », L'Actu, no 4071, , p. 8 (ISSN 1288-6939)
Voir aussi
Articles connexes
- Héliopause
- Sondes Voyager
- Héliogaine