Le noyau et les couches internes du Soleil tournent environ quatre fois plus vite que sa surface, ce qui contredit toutes les idées conventionnelles sur sa structure, selon un article publié dans la revue Astronomy & Astrophysics.
«L'explication la plus plausible de ce mystère est que le noyau du Soleil tourne plus vite que ses couches extérieures grâce à l'énergie accumulée il y a 4,6 milliards d'années, alors que le soleil commençait à peine à se former. C'est une grosse surprise pour nous, et nous voulons penser que nous avons découvert les premières vraies traces de ce à quoi ressemblait le Soleil à sa naissance », explique l'astrophysicien Roger Ulrich de l'Université de Californie à Los Angeles (USA).
La vitesse de rotation des étoiles autour de leur axe est une caractéristique importante pour les astronomes, car elle permet de calculer l'âge d'une étoile, de déterminer son type, de comprendre à quelle fréquence des «tremblements d'étoiles» se produisent à l'intérieur et de savoir si elle possède des satellites. En règle générale, les jeunes étoiles tournent plus vite que les anciennes, que les scientifiques utilisent pour rechercher des «jumeaux» du Soleil et des corps célestes «nouveau-nés».
Les observations des 40 à 50 dernières années, selon Ulrich, ont indiqué que l'intérieur du Soleil devrait tourner autour de son axe à la même vitesse que les couches extérieures, sur la base desquelles de nombreuses autres idées sur le comportement et la structure d'autres étoiles ont été construites. Il était incroyablement difficile de tester ces hypothèses, car les traces de la rotation de l'intérieur du luminaire, les ondes gravitationnelles dites hydrodynamiques, ne sont pas visibles à sa surface, car elles n'y parviennent pas.
Ulrich et ses collègues ont pu retracer leur mouvement à l'intérieur du soleil, en observant un autre type d'ondes, des vibrations sismiques qui se produisent dans les couches profondes du soleil lors de «tremblements de soleil». Les scientifiques les suivent depuis plusieurs décennies en utilisant les sondes SDO, SOHO et un certain nombre d'autres observatoires spatiaux, mais ces oscillations ne stockent pas d'informations sur la structure du noyau et les couches les plus profondes de l'intérieur de l'étoile.
Les auteurs de l'article ont suggéré que les ondes sismiques peuvent interagir avec leurs «cousins» gravitationnels si elles se déplacent vers le noyau du Soleil puis reviennent. Ces interactions, à leur tour, devraient être reflétées dans la façon dont leur structure change au fil du temps.
Des idées similaires, comme l'ont noté les astrophysiciens, avaient déjà eu lieu chez leurs collègues, mais leur vérification était pratiquement impossible en raison du fait que les ondes gravitationnelles à l'intérieur du Soleil sont très lentes - l'une de leurs oscillations peut prendre de plusieurs jours à plusieurs mois. Par conséquent, les scientifiques n'ont pas essayé de rechercher leurs traces sur la vitesse à laquelle les ondes sismiques changent.
La sonde SOHO a surveillé en permanence l'intérieur du Soleil pendant plus de 16 ans, ce qui a permis à Ulrich et à son équipe de commencer à rechercher de telles rafales dans les données archivées, en les analysant à l'aide de supercalculateurs.
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Cette analyse a révélé une chose extrêmement intéressante à laquelle les astronomes ne croyaient pas au départ: il s'est avéré que la fréquence des ondes gravitationnelles au cœur du Soleil ne coïncidait pas avec celle qui était caractéristique de ses couches externes. Comme le montrent les calculs des scientifiques, le noyau de l'étoile devrait tourner environ quatre fois plus vite que ses couches extérieures et faire une révolution autour de l'axe en une semaine, et non en 28-30 jours, comme la surface du Soleil.
Pourquoi cela se produit n'est pas encore clair, mais Ulrich et ses collègues pensent que la rotation des couches externes du Soleil est ralentie par le vent solaire, qui est constamment éjecté de sa surface. De plus, leur rotation peut être ralentie par des taches solaires et d'autres structures magnétiques dans les couches proches de la surface de l'étoile.
