Le Soleil est un objet cosmique possédant une large variété de processus dynamiques allant de la convection turbulente, au magnétisme intense de surface et à l'interaction avec leur environnement via des effets magnétiques, des vents de particules ou de marée. La comparaison entre simulation et observation est un outil pour percer les mystères de ces processus. Ces simulations haute performance utilisent les super-ordinateurs les plus puissants en France (CCRT, GENCI), et en Europe (PRACE).
En voici quelques unes:
Simulation de l'environnement de l’étoile HD 189733, étoile légèrement moins massive que le Soleil autour de laquelle orbite une exoplanète connue. On voit le champ magnétique de l’étoile s’étendant dans son environnement où s’écoule le vent stellaire. La structure transparente représente la surface d’Alfvén, distance à laquelle cet écoulement passe le ‘mur magnétique’ (équivalent au mur du son). Pour le Soleil, on pense aujourd’hui que cette surface se situe entre 10 et 20 rayons solaires. Solar orbiter a notamment pour but de comprendre, pour le Soleil, la connectivité magnétique reliant l’héliosphère à la surface de notre étoile.
crédit: Antoine Strugarek (DAP), 2018
Simulation des écoulements dans l’intérieur du Soleil. On voit que notre étoile est décomposée en deux zones. A l’extérieur, on voit des écoulement turbulents dits ‘convectifs’ avec des structures fines descendantes (en bleu) et larges montantes (en jaune/orange). A l’intérieur, le Soleil est stablement stratifié et on y voit la propagation d’ondes de gravité excitées par la turbulence de la zone externe. Ces ondes, lorsque détectées, permettent un diagnostique sismique de l’étoile les abritant et nous permet ainsi d’en comprendre la structure interne. Le champ magnétique du Soleil, produit par effet dynamo, est généré au sein de notre étoile et vient ensuite structurer l’environnement jusqu’à notre Terre. La compréhension des processes à son origine est donc au coeur de la mission Solar Orbiter.
crédit: Alvan et al. 2015, CEA
Emission de rayons X d une boucle coronale
crédit: Allan Sacha Brun, Nicole Vilmer, Rui Pinto - 2015
Simulation 3D de l’intérieur solaire montrant les processus à l’œuvre derrière le cycle solaire de 11 ans. Les mouvements convectifs turbulents du Soleil sont représentés par les structure bleues (descendantes) et rouges (montantes), qui transportent la luminosité du Soleil à sa surface. Le champ magnétique de notre étoile, qui montre un cycle de 11 ans, est représenté dans l’intérieur du Soleil par le ruban blanc/bleu qui évolue maintenant au sein des structures turbulentes qui l’entourent. A l’extérieur du Soleil, nous représentons une extrapolation de ce même champ magnétique pour matérialiser son influence sur l’environnement du Soleil. Au cours de cette vidéo, le champ magnétique du Soleil subit un renversement complet, passant au pole solaire du bleu au jaune.
crédit: Antoine Strugarek (DAP)
