Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Vibrations internes.

Les modes de gravité sont des ondes de basse fréquence générées par la poussée d'Archimède au sein du Soleil dans sa partie la plus interne dite zone radiative. Ils représentent une donnée unique décrivant la dynamique du cœur nucléaire solaire. Aujourd'hui, un signal attribué à une des propriétés de ces modes a été mis en évidence grâce aux observations de l'instrument GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies)  à bord du satellite SoHO (Solar and Héliospheric Observatory).

En raison de la faible amplitude de ces signaux, leur étude nécessite des moyens spatiaux de haute performance. Dans les années 80, les agences spatiales européenne (ESA) et des Etats-Unis (NASA) décidaient de construire ensemble le satellite SoHO. Depuis1996, ce dernier observe continûment le Soleil, en orbitant autour du point de Lagrange L1 (point d'équilibre entre le Soleil et la Terre, à 1,5 million de kilomètres de cette dernière), position très favorable à l'étude du Soleil profond. Á son bord, le spectromètre à résonance GOLF fut spécialement conçu par un consortium franco espagnol [2] pour détecter des vitesses dans l'atmosphère solaire aussi petites que 1 mm/s. Cet instrument suit ainsi les déplacements en vitesse de la surface du Soleil par rapport à la position de SoHO. Outre l'excellente condition d'observation, cet instrument présente l'avantage d'être d'une grande stabilité et permet d'observer les oscillations solaires à quelques centaines de kilomètres au dessus de la photosphère (frontière entre le soleil opaque et le soleil visible à l'œil nu).

La nouvelle analyse, publiée par l'équipe européenne, utilise une propriété particulière des modes de gravité : pour des périodes supérieures à 6 heures, les différents éléments constitutifs de  de ces modes intitulés harmoniques sont équidistants en période les uns par rapport aux autres. Aussi en combinant la puissance venant d'une vingtaine d'entre eux et malgré leur faible amplitude individuelle, le signal de cette distance apparaît clairement en cumulant dix années d'observation (voir figure). Comme de plus la distance correspondant aux modes dipolaires est maintenant bien établie (25 minutes environ) par notre connaissance du Soleil, il est possible, pour la première fois, d'identifier le signal observé et  de l'attribuer à cette propriété des modes de gravité.

Ce signal contient une information très précieuse concernant la rotation des couches les plus profondes. Les résultats obtenues montrent qu'il est compatible avec un coeur nucléaire tournant plus rapidement que le reste de l'étoile. C'était un des chaînons manquants pour progresser sur l'introduction des phénomènes dynamiques dans la description des étoiles.

Cette information sera précieuse pour mieux décrire les premiers instants de la formation du système solaire et des étoiles accueillant des systèmes planétaires. C'est une nouvelle porte qui s'ouvre pour mieux estimer le champ magnétique solaire interne interagissant avec son environnement proche et contribuant à une relation particulière entre le Soleil et la Terre.