Comment les tremblements de terre nous ont aidés à cartographier l’intérieur du Soleil

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Le Soleil est une sphère géante de plasma. Les températures en son cœur dépassent les 10 millions de °C et chutent jusqu’à environ 5 500 °C en surface. Les densités au noyau solaire sont également extrêmes, atteignant plus de 20 fois la densité du fer solide. Mais ils chutent eux aussi de façon spectaculaire à mesure que vous montez du noyau à la surface.

Ces faits en eux-mêmes sont assez remarquables, mais la manière dont nous les connaissons est encore plus remarquable. Comment les scientifiques peuvent-ils savoir quoi que ce soit sur l’intérieur du Soleil, alors que la seule lumière que nous voyons provient de sa surface ? La réponse à cette question se présente sous la forme de ce que l’on appelle héliosismologie.

Comment les tremblements de terre propagent la compréhension

Ici sur Terre, les secousses du sol constituent une expérience effrayante, mais elles préparent également le terrain pour une science essentielle. Chaque tremblement de terre permet aux géophysiciens de voir au plus profond de notre planète. Cette vision vient grâce aux puissantes vagues créées par chaque tremblement de terre. Le séisme provoque des vagues à un endroit, et elles émergent sous forme de minuscules secousses à des endroits éloignés de leur source. En utilisant sismographesles géophysiciens peuvent enregistrer ces oscillations du soldonnées qui sont ensuite analysées à l’aide des équations de physique mathématique liées à la propagation des ondes.

De cette manière, les géophysiciens peuvent faire deux choses. Premièrement, ils peuvent retracer le chemin emprunté par les vagues à travers la Terre. Ensuite, en revenant sur ces trajectoires, ils peuvent reconstruire les propriétés des couches internes de la Terre. Les trajectoires des ondes peuvent être inversées, dans un sens, pour révéler la structure de ces couches internes. C’est la science de la sismologie et elle nous permet de cartographier la structure interne de notre planète. Les astronomes ont commencé à utiliser une technique similaire pour étudier le Soleil il y a plusieurs décennies, ce qui a déclenché une révolution dans notre compréhension des étoiles.

Lire les secrets du soleil et des étoiles

Dans les années 1960, les télescopes ont montré que la surface du Soleil oscillait sur une période distincte de cinq minutes. La surface s’est élevée, ce que les scientifiques ont détecté comme un Doppler décalage vers le bleu à sa lumière. Ceci a été suivi d’un Doppler décalage vers le rouge alors que la surface du Soleil retombait. Finalement, les astronomes ont réalisé que ces oscillations provenaient d’ondes se propageant à l’intérieur du Soleil. En se réfléchissant continuellement autour de la boule de plasma géante, ces ondes produisaient les oscillations de la surface solaire.

Grâce à cette reconnaissance, les astronomes pourraient appliquer à notre étoile les mêmes techniques que les géophysiciens appliquent à notre planète, et c’est ainsi qu’est née l’héliosismologie. Ce même processus de suivi de la propagation intérieure des ondes basé sur ce qui est observé à la surface a permis aux physiciens solaires de cartographier l’intérieur du Soleil.

Une partie importante de cette histoire est la façon dont l’héliosismologie exige une surveillance continue de la surface du Soleil. Les oscillations peuvent se dérouler sur une période de cinq minutes, mais elles doivent être observées sans interruption et sur toute la surface en même temps. Pourtant, la Terre – et les grands télescopes qui lui sont liés – tourne sur son axe de rotation toutes les 24 heures. Alors, comment surveiller le Soleil en permanence ?

Les astronomes ont d’abord relevé ce défi en créant le Groupe du réseau mondial d’oscillations. GONG a utilisé des télescopes situés partout dans le monde. Le chronométrage guidé par ordinateur a permis aux membres de l’équipe de passer des tâches d’observation d’un observatoire à l’autre alors que le jour se transformait en nuit à chaque endroit. Le Réseau a lu les oscillations de surface avec une telle précision qu’il a rapidement cartographié tout l’intérieur du Soleil.

Ce qui fonctionne pour le Soleil fonctionne également pour les étoiles plus lointaines. Le succès de héliosismologie conduit à astérosismologie. Les astronomes sont devenus très intelligents dans l’utilisation des décalages Doppler dans la puissance lumineuse d’une étoile. Grâce à l’astérosismologie, les astronomes peuvent déterminer, par exemple, quels types de processus de fusion se produisent à l’intérieur des étoiles : ils peuvent déterminer si l’hydrogène brûle dans une coquille autour du noyau ou si l’hélium y fusionne activement. Ce n’est qu’une application de l’astérosismologie. Il y en a bien d’autres.

Donc les tremblements d’étoiles se produisent effectivement– un phénomène semblable aux tremblements de terre. La grande différence est que, comme les étoiles sont constituées de plasma, une sorte de fluide, elles sonnent toujours. Et grâce à cette sonnerie, les astronomes ont trouvé un moyen de lire leurs secrets.

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