Une étude, dont les résultats intitulés «Small-scale dynamo magnetism as the driver for heating the solar atmosphere» ont été publiés dans la revue Nature, a permis de comprendre, grâce à une simulation de l’évolution d’une partie de l’intérieur et de l’extérieur du Soleil, comment la température de son atmosphère peut atteindre jusqu’à un million de degrés, alors que celle de sa surface est d’environ 6000°C.

Rappelons tout d'abord que «la température du Soleil, qui atteint environ 15 millions de degrés en son cœur, décroit progressivement pour chuter à 6000 degrés à sa 'surface'», ce qui pourrait faire croire qu'elle devrait «logiquement continuer à décroitre dans l'atmosphère». Ce n'est pourtant pas le cas puisqu'elle atteint «environ 10 000 degrés dans la chromosphère et plus d'un million de degrés dans la couronne».

Cette question, «d'autant plus importante qu'elle est associée à la source du vent solaire qui parvient jusqu'à la Terre», a représenté «un des grands problèmes de l'astrophysique depuis environ un siècle». En vue d'éclaircir ce mystère, l'étude ici présentées a fait appel «aux calculateurs du Centre de physique théorique (CNRS/École polytechnique) et de GENCI à l'Idris du CNRS» pour effectuer une simulation pendant quelques heures à partir d'un modèle constitué de plusieurs couches, l'une interne et les autres atmosphériques.

Il est alors apparu «que la fine couche sous la surface du Soleil se comporte en fait comme une 'casserole' de petite épaisseur contenant un plasma en ébullition, chauffée par le bas et formant des 'bulles' associées à des granules».

Il en découle que ce «potage de plasma en ébullition» est «responsable d'un phénomène dynamo qui amplifie et maintient le champ magnétique» qui «en sortant vers la surface, prend une apparence poivre et sel et forme des concentrations moins nombreuses, de plus grosse taille, de durée de vie plus longue et baptisées "méso-taches" solaires, le tout concordant avec les observations».

De plus, «une organisation semblable à une mangrove» se développe «autour des méso-taches solaires» : plus précisément, «des 'racines chromosphériques' enchevêtrées plongent entre les granules, entourant des 'troncs d'arbres magnétiques' qui s'élèvent dans la couronne et sont associés au champ magnétique à plus grande échelle».

Les calculs ont mis en évidence «que, dans la chromosphère, le chauffage de l'atmosphère est assuré par de multiples micro-éruptions survenant dans les racines de la mangrove porteuses de courant électriques très importants, au rythme des 'bulles' issues du plasma en ébullition».

Ces calculs ont aussi révélés «que des évènements éruptifs plus importants et moins nombreux existent au voisinage des méso-taches mais ne permettent pas de chauffer la couronne plus haute et à plus grande échelle».

Cette dynamique éruptive «engendre des ondes 'magnétiques' le long des troncs un peu comme un son sur une corde pincée, en se propageant le long de celle-ci». C'est la dissipation progressive de l'énergie transportée par ces ondes vers la couronne plus haute qui chauffe celle-ci.

Les calculs montrent enfin «qu'en retombant vers la surface, la matière éjectée forme des tornades, elles-mêmes observées» et que «des jets de plasma fins, proches de ces arbres, sont également produits et représentent les spicules découverts récemment».

Globalement, les divers canaux d'énergie issus «du plasma bouillonnant» font apparaître «que le flux d'énergie de leurs mécanismes correspond à celui requis par toutes les études pour maintenir le plasma de l'atmosphère solaire à sa température : 4 500 W/m² dans la chromosphère et 300 W/m² dans la couronne».

Soulignons, pour conclure, que ce phénomène de chauffage de l’atmosphère, «impliqué dans la création du vent solaire qui remplit l’héliosphère», devrait concerner de nombreuses autres étoiles.