Notre planète est constamment baignée de vents émanant d'une étoile au centre de notre système solaire.
Nous savons que les particules qui composent le plasma de l'héliosphère solaire se refroidissent en voyageant. Le problème est que leurs températures chutent beaucoup plus lentement que les modèles ne le prédisent.
«Les gens étudient le vent solaire depuis sa découverte en 1959, mais il existe de nombreuses propriétés importantes de ce plasma qui ne sont pas encore entièrement comprises», explique le physicien Stas Boldyrev de l'Université du Wisconsin-Madison.
“Au départ, les chercheurs pensaient que le vent solaire devrait se refroidir très rapidement en s'éloignant du Soleil, mais les mesures satellitaires montrent que lorsqu'il atteint la Terre, sa température est 10 fois plus élevée que prévu.”
L'équipe de recherche a utilisé du matériel de laboratoire pour étudier le plasma en mouvement et pense maintenant que la réponse à ce problème réside dans les électrons, qui ne semblent tout simplement pas échapper au contrôle du soleil.
Pendant longtemps, on a cru que le processus d'expansion lui-même obéissait aux lois adiabatiques, ce qui signifie que l'énergie thermique n'est pas ajoutée ou retirée du système. Cela rend les nombres simples et agréables, mais suppose que l'énergie glisse dans ou hors du flux de particules.
Malheureusement, le voyage de l'électron est loin d'être facile: il est poussé sous l'emprise d'énormes champs magnétiques. Ce chaos laisse beaucoup de place au transfert de chaleur.
Pour compliquer encore les choses, en raison de leur petite masse, les électrons sont plus rapides que les ions plus lourds lorsqu'ils volent hors de l'atmosphère du Soleil, laissant un nuage de particules largement chargé positivement.
En fin de compte, l'attraction croissante entre les deux charges opposées capte l'élan des électrons volants, les ramenant à leur ligne d'origine, où les champs magnétiques changent à nouveau de trajectoire.
Boldyrev et ses collègues suggèrent que la population d'électrons piégés joue un rôle important dans la façon dont les électrons distribuent leur énergie thermique, modifiant de manière imprévisible les distributions typiques des vitesses et des températures des particules.
Cette étude a été publiée dans PNAS.
Sources: Photo: NASA
