Notre héliosphère serait influencée par le milieu interstellaire

Sorte de bulle de vent solaire, l’héliosphère entoure le système solaire. Les dernières observations de la sonde Interstellar Boundary Explorer (IBEX) ont surpris les astrophysiciens car elles défient pour le moment les modèles théoriques.

Même entre les étoiles, l’espace n’est pas vide. Il est empli de gaz, de poussières et de rayons cosmiques. Le milieu interstellaire est d'ailleurs un peu comme l’atmosphère et la magnétosphère d’une planète pour une galaxie, avec une chimie complexe, une électrodynamique et une hydrodynamique riches et fascinantes.

Il est bien connu que notre Soleil génère un flux de particules, essentiellement constitué de protons et d’électrons, en plus des photons libérés par les réactions thermonucléaires. Ce flux de particules chargées, c’est le vent solaire. Il traverse tout le système solaire et interagit avec le champ magnétique propre du Soleil puis avec les magnétosphères de la Terre et des autres planètes. Il produit alors des aurores, comme le montrent bien les images de Jupiter et Saturne prises par Hubble.

Le souffle du vent solaire repousse les gaz du milieu interstellaire jusqu’à un certain point et dans une certaine mesure, il nous protège des rayons cosmiques interstellaires tout comme la magnétosphère de la Terre le fait pour le vent solaire. Il se crée donc une sorte de bulle entourant le système solaire et probablement allongée dans la direction opposée au déplacement du système solaire autour du bulbe galactique de la Voie lactée.

La forme et les limites de cette bulle, que l’on appelle l’héliosphère, fait l’objet de l’étude des astrophysiciens. Mais comme elle n’émet pas de lumière, il semble difficile de l'observer autrement qu’à l’aide de sondes s’approchant de sa limites, l’héliopause. A son niveau se produit une onde de choc, une brusque discontinuité dans l’état du gaz.

C’est effectivement ce qu’ont constaté les sondes Voyager en 2006 et 2007, à des distances de l’ordre de 14 à 15 milliards de kilomètres du Soleil, lorsqu'elles ont atteint l'héliopause.

Ces observations, ponctuelles, sont insuffisantes pour dresser une carte des frontières de l’héliosphère. C’est pourtant ce qu'ont réussi à faire des chercheurs de la Nasa à l’aide de la sonde Interstellar Boundary Explorer (IBEX) en exploitant d'autres données.

La stratégie pour y parvenir est simple. Lorsque les protons et les électrons du vent solaire rejoignent le milieu interstellaire à la frontière de l’héliosphère, ils peuvent se combiner avec le flux d’ions du milieu interstellaire pour former des atomes neutres très énergétiques, fonçant en direction du centre du système solaire. Il suffit de mesurer ce flux, plus précisément les énergies associées à ces particules, pour en déduire des informations sur l’héliopause. En s’y prenant bien, on peut alors constituer une carte des caractéristiques des frontières de l’héliosphère.

 Après une première campagne d’observation de 6 mois, IBEX a fourni une première carte qui a stupéfié les astrophysiciens. Alors que les modèles théoriques indiquaient, en gros, que devait apparaître une zone approximativement ronde, correspondant aux atomes neutres les plus énergétiques, c’est une sorte de ruban que l’on observe !

Celui-ci n’est, qui plus est, pas centré sur la zone faisant face au déplacement du Soleil. Une observation fine révèle des zones plus riches en atomes d’hydrogène ou d’oxygène avec en plus des énergies différentes.

Les astrophysiciens sont donc pour le moment perplexes. Il semblerait toutefois que le ruban soit lié aux lignes de champs magnétiques parcourant la Galaxie, ce qui suggère que les champs magnétiques interstellaires ont une influence bien plus grande qu’on ne le pensait sur la forme et la structure de l’héliosphère. C’est une découverte importante car cela signifie qu’il existe un lien plus étroit qu’on ne l’imaginait entre l’intérieur de l’héliosphère et les conditions du milieu interstellaire dans la Voie lactée.

En effet, on l’a dit, l’héliosphère joue un peu le rôle de la magnétosphère de la Terre vis-à-vis des rayons cosmiques interstellaires, c'est-à-dire qu’elle nous en protège en grande partie. Si cette protection peut être affectée par ce qui se passe en dehors de l’héliosphère, on comprend l’intérêt d’en déterminer les mécanismes. Cela pourrait être utile pour des vols interplanétaires courants et de longues durées lors de la colonisation du système solaire par exemple. Cela rendrait d’autant plus nécessaire l’utilisation de boucliers magnétiques.