Aditya-L1 et Proba-3 suivent deux éruptions solaires et révèlent des profils énergétiques différents

Deux éruptions, deux profils énergétiques très différents

Deux éruptions solaires observées les 14 et 16 septembre 2025 ont permis à des scientifiques de Bengaluru et à leurs partenaires internationaux de mieux comprendre comment la matière éjectée par le Soleil répartit son énergie entre mouvement, chaleur et champs magnétiques. La plus rapide a atteint environ 645 kilomètres par seconde. La plus lente s’est déplacée à environ 145 kilomètres par seconde, mais a présenté une expansion initiale plus marquée et une part croissante d’énergie sous forme de chaleur.

Les chercheurs ont combiné des observations simultanées du satellite indien Aditya-L1 et de Proba-3, une mission de l’Agence spatiale européenne. Leurs instruments ont observé presque la même région proche du Soleil, mais recueilli des types de données différents : l’un a mesuré le spectre de la lumière émise par le gaz chaud, tandis que l’autre a produit des images montrant la forme et le mouvement de l’éruption.

Des scientifiques de l’Institut indien d’astrophysique (IIA), en collaboration avec des spécialistes européens et américains de la physique solaire, ont exploité ces mesures complémentaires pour estimer la masse, la densité et l’énergie des éruptions. Leur étude d’observations coronographiques coordonnées, acceptée pour publication dans Astronomy & Astrophysics, présente les premières observations simultanées d’éjections de masse coronale par ces deux instruments.

Une éjection de masse coronale, ou CME selon son acronyme anglais, est une expulsion de plasma et de champs magnétiques depuis l’atmosphère externe du Soleil, appelée couronne. Le plasma est un gaz dans lequel les électrons se sont séparés des atomes. Comprendre ce qui arrive à cette matière près du Soleil aide les scientifiques à expliquer comment une éruption évolue à mesure qu’elle se propage dans l’espace.

Ces deux événements offraient une comparaison utile : la CME la plus rapide avançait environ 4,4 fois plus vite que l’autre, mais leurs différences ne se limitaient pas à la vitesse. L’évolution de leur densité et de leur énergie montre l’intérêt de combiner les images et les mesures du gaz chaud.

Comment les instruments observent une même région

Le coronographe en lumière visible d’Aditya-L1, appelé VELC, étudie la couronne entre environ 1,05 et 1,5 rayon solaire à partir du centre du Soleil. ASPIICS, l’instrument de Proba-3 consacré à l’observation de la couronne solaire par imagerie et polarimétrie, observe entre environ 1,1 et 3 rayons solaires.

Le rayon solaire correspond à la distance entre le centre du Soleil et sa surface visible. Les instruments partagent donc une zone d’observation comprise entre environ 1,1 et 1,5 rayon solaire, juste au-dessus de cette surface. Ce chevauchement permet aux chercheurs de comparer les mesures d’une même éruption alors qu’elle se trouve encore près de son origine.

Les coronographes masquent la brillante surface du Soleil afin de rendre visible la couronne environnante, beaucoup moins lumineuse. Proba-3 le fait à l’aide de deux satellites qui volent à environ 150 mètres l’un de l’autre. L’un projette son ombre sur l’autre, créant une éclipse artificielle pour l’instrument d’observation.

VELC, développé par l’IIA en collaboration avec l’Organisation indienne pour la recherche spatiale (ISRO), fournit des observations spectroscopiques. La spectroscopie décompose la lumière selon sa longueur d’onde, ce qui permet aux scientifiques d’examiner certains signaux émis par la matière chaude. ASPIICS fournit des images en lumière blanche et dans une raie d’émission verte de la couronne.

Pourquoi mesurer les premiers stades est difficile

La couronne interne est une région difficile à observer : il faut y suivre une matière éjectée peu lumineuse à proximité du disque solaire éclatant. Les instruments spatiaux précédents n’ont que partiellement réussi à suivre les premières étapes de développement des CME peu lumineuses, laissant des lacunes dans les mesures de l’évolution de leur énergie.

L’ISRO a décrit l’intérêt de combiner les instruments dans un communiqué publié le 16 octobre 2026. L’agence a expliqué que VELC fournissait des données spectroscopiques, tandis qu’ASPIICS produisait des images de presque la même partie de la couronne :

Ces observations conjointes apportent des éclairages plus approfondis sur l’évolution des CME que les observations d’un seul satellite.

Les chercheurs ont examiné des observations réalisées entre juillet et décembre 2025. Sur cette période, ils n’ont identifié que deux CME enregistrées simultanément par les deux instruments, les 14 et 16 septembre. VELC a capté les deux événements à un stade précoce, fournissant des mesures complémentaires aux images d’ASPIICS.

Ce que révèlent les images et les spectres

Les observations en lumière blanche d’ASPIICS ont permis à l’équipe d’estimer la masse et le volume des éruptions, ainsi que leur densité particulaire. Celle-ci indique le nombre de particules dans un volume donné. Suivre ces quantités à mesure que l’éruption s’élève permet de voir si sa matière se disperse et devient moins dense.

Les images ont également permis d’estimer la forme et le mouvement des CME. Ces mesures ont servi aux calculs de l’énergie cinétique, c’est-à-dire l’énergie portée par la matière en mouvement. La masse comme la vitesse compte : à vitesse égale, une éruption plus massive possède davantage d’énergie cinétique, tandis qu’une augmentation de la vitesse a un effet particulièrement important.

VELC a observé la raie d’émission verte du fer, appelée Fe XIV, à une longueur d’onde de 5 303 angströms. Ce signal est émis par un gaz à environ deux millions de degrés. Son spectre a permis d’estimer indépendamment la densité électronique, l’énergie thermique et l’extension latérale de l’éruption, c’est-à-dire sa largeur dans la direction observée.

L’instrument a également mesuré l’émission intégrée, une grandeur liée à la quantité et à la densité de matière chaude contribuant à la lumière observée. Les chercheurs l’utilisent, avec des hypothèses sur la région émettrice, pour estimer les propriétés physiques du plasma.

Les estimations de la masse et de l’énergie thermique obtenues à partir des données d’ASPIICS et de VELC concordaient bien, malgré les différences entre leurs méthodes d’observation, leurs hypothèses géométriques et leurs calculs physiques. La concordance entre des méthodes indépendantes offre aux chercheurs un moyen de vérifier des grandeurs difficiles à mesurer directement.

La plus rapide des éruptions transportait relativement peu de chaleur

La CME du 14 septembre s’est déplacée à environ 645 kilomètres par seconde. Son énergie cinétique et son énergie magnétique estimée étaient comparables, tandis que son énergie thermique restait nettement plus faible. L’énergie thermique correspond à l’énergie liée au mouvement des particules au sein du gaz, et non au déplacement de l’éruption dans son ensemble.

L’article scientifique situe l’énergie thermique près de deux ordres de grandeur en dessous de l’énergie cinétique, soit environ cent fois moins ; les présentations publiques des résultats la chiffrent à environ 1 % de l’énergie totale. La comparaison précise de l’article porte sur la chaleur et le mouvement.

Au cours de l’évolution initiale observée, la faible composante thermique de cette éruption indiquait que le plasma avait été peu chauffé. L’essentiel de l’énergie était associé à son mouvement vers l’extérieur et à son champ magnétique, plutôt qu’à la chaleur.

La plus lente des éruptions s’est davantage étendue

La CME du 16 septembre s’est déplacée à environ 145 kilomètres par seconde. Sa densité a diminué plus rapidement avec l’altitude que celle de l’événement du 14 septembre, ce qui témoigne d’une expansion initiale plus marquée. À mesure que la matière occupait un volume plus grand, le nombre de particules par unité de volume diminuait.

L’expansion et la vitesse de déplacement vers l’extérieur décrivent deux aspects différents d’une éruption. Une CME peut s’éloigner du Soleil plus lentement tout en se dispersant davantage. Mesurer ces deux paramètres permet de comprendre comment le nuage évolue, plutôt que de le décrire par une seule vitesse.

La plus lente des éruptions présentait aussi un profil énergétique différent. Son énergie thermique a augmenté jusqu’à devenir comparable à son énergie cinétique. Dans ce cas, au cours de la période d’observation, la chaleur a pris une place importante dans le bilan énergétique mesuré.

Pour les deux CME, l’énergie magnétique estimée est restée comparable ou supérieure à l’énergie cinétique aux hauteurs observées. L’énergie magnétique est celle associée au champ magnétique transporté par la matière éjectée. Les chercheurs l’ont calculée à partir des propriétés observées des CME et d’hypothèses fondées sur des principes physiques, contraintes par ces observations.

Cette comparaison montre l’intérêt de mesurer plusieurs propriétés à la fois. La vitesse distinguait d’emblée les deux événements, mais les mesures de densité et de chaleur ont révélé un autre contraste : la plus lente s’est davantage étendue et a développé une composante thermique bien plus importante par rapport à son mouvement.

Des lancements aux observations conjointes

Les deux missions ont été mises en orbite à bord de lanceurs indiens, bien qu’elles utilisent des dispositifs différents pour observer le Soleil. Aditya-L1 est la première mission indienne entièrement consacrée au Soleil. Proba-3 est une mission européenne qui s’appuie sur le vol de précision de deux satellites pour créer ses conditions d’observation.

• 2 septembre 2023 : Aditya-L1 est lancé à bord de PSLV-C57.
• 6 janvier 2024 : Aditya-L1 rejoint une orbite en halo autour du point de Lagrange L1 du système Soleil-Terre, qui lui offre une vue continue sur le Soleil.
• 5 décembre 2024 : Proba-3 est lancé à bord d’un PSLV-XL depuis Sriharikota.
• De juillet à décembre 2025 : les chercheurs examinent la période d’observation au cours de laquelle ils identifient les deux enregistrements simultanés de CME.
• 14 et 16 septembre 2025 : VELC et ASPIICS observent les éruptions analysées dans l’étude.
• 16 octobre 2026 : l’ISRO publie son communiqué présentant les résultats conjoints.

La zone d’observation commune relie les missions sur le plan scientifique. VELC apporte des informations sur le plasma chaud très près du Soleil, tandis qu’ASPIICS image la région qui se chevauche et observe plus loin dans la couronne.

Ce que l’étude change dans la compréhension de la météorologie solaire

Les CME intéressent aussi les chercheurs au-delà de la physique solaire, car celles qui se dirigent vers la Terre peuvent déclencher des tempêtes géomagnétiques. Ces perturbations peuvent affecter les satellites, la navigation et les communications. Les chercheurs doivent donc comprendre comment les propriétés d’une éruption évoluent avant qu’elle n’atteigne l’environnement spatial plus vaste.

L’étude apporte des mesures à un stade précoce qui était difficile à observer. Elle réunit dans une même analyse la masse, la densité, l’expansion et plusieurs formes d’énergie, avec des estimations indépendantes fournies par des instruments recourant à des méthodes différentes. Les scientifiques disposent ainsi de davantage de données pour mettre à l’épreuve leurs explications de l’évolution des CME.

Ces deux événements fournissent aussi des exemples concrets de trajectoires énergétiques différentes à proximité du Soleil. L’un était rapide et transportait relativement peu d’énergie thermique ; l’autre était plus lent, s’est davantage étendu et a développé une énergie thermique comparable à son énergie cinétique. Les modèles d’éruption doivent tenir compte de ces différences.

L’étude porte sur ces deux CME et leur évolution initiale. Aucun service de prévision opérationnel ni aucune date d’application des résultats aux prévisions n’ont été annoncés. Le résultat immédiat est un ensemble de mesures plus complet pour étudier comment les éruptions solaires acquièrent et redistribuent leur énergie.

Points clés

• Aditya-L1 et Proba-3 ont enregistré les mêmes deux éruptions solaires les 14 et 16 septembre 2025.
• Les éruptions se sont déplacées respectivement à environ 645 et 145 kilomètres par seconde.
• La spectroscopie de VELC et les images d’ASPIICS ont fourni des mesures complémentaires de la matière à proximité du Soleil.
• Selon l’article scientifique, l’énergie thermique de la CME la plus rapide représentait environ un centième de son énergie cinétique.
• La CME la plus lente s’est davantage étendue, et son énergie thermique a augmenté jusqu’à égaler son énergie cinétique.
• Pour les deux événements, l’énergie magnétique estimée était comparable ou supérieure à l’énergie cinétique.
• Ces résultats apportent de nouvelles mesures pour comprendre les tout premiers stades des éruptions solaires.