​Les éruptions solaires sont des explosions colossales à la surface du Soleil. Elles se produisent lorsque l'énergie emmagasinée dans des champs magnétiques enchevêtrés est soudainement libérée par un processus appelé « reconnexion ».

Dans leur étude, des chercheurs du CEA-Irfu, en collaboration avec les universités de Montréal et d'Oslo, ont montré que ce phénomène ne se produit pas en une seule étape. Il s'agit d'un mécanisme en cascade : des reconnexions magnétiques s'enchainent, déstabilisent les structures magnétiques à grande échelle, et libèrent une énergie intense. Un phénomène comparable aux modèles d'avalanches, comme dans un tas de sable qui s'effondre grain par grain. Des observations directes sont venues confirmer leur hypothèse.

Des observations inédites grâce à Solar Orbiter

Le 30 septembre 2024, la sonde Solar Orbiter, fruit d'une collaboration ESA-NASA associant notamment le Cnes, le CNRS et le CEA, a enregistré une éruption solaire majeure avec un niveau de détail inédit. Pendant 40 minutes, quatre de ses instruments ont capturé l'ensemble du processus à travers différentes couches du Soleil, de la couronne solaire à la photosphère. Ces observations ont mis en évidence que certaines éruptions solaires ne se déclenchent pas une seule fois, mais sont plutôt le résultat d'une dynamique auto-similaire, où les mêmes règles s'appliquent à toutes les échelles, dans une dynamique globale en cascade, similaire à celle des avalanches.

Des simulations numériques qui reproduisent le phénomène

En parallèle de ces observations, les chercheurs ont utilisé des simulations en magnétohydrodynamique (MHD) pour modéliser le comportement du plasma solaire et de ses champs magnétiques. Ces simulations montrent que les nappes de courant et leur dissipation d'énergie suivent des distributions en loi de puissance, reproduisant fidèlement les comportements observés par Solar Orbiter. Ensemble, ces approches indiquent que :

• ​​certaines éruptions solaires résultent de cascades de micro-événements, comparables  à des avalanches ;
• leur énergie et leur durée obéissent à des lois mathématiques identiques, quelles que soient les conditions initiales.

Vers une meilleure prévision des tempêtes solaires

Ces découvertes, expérimentale et de simulation numérique de haute performance, ouvrent la voie à une compréhension fine des mécanismes déclencheurs des éruptions, et pourraient permettre d'identifier des signaux précurseurs pour anticiper les tempêtes solaires (projet FlarePredict porté par le CEA-Irfu) — un enjeu majeur pour protéger les satellites et les réseaux électriques.