Les champs magnétiques puissants peuvent neutraliser les éruptions stellaires

Les éjections de masse coronale (EMC) sont des éruptions géantes de plasma magnétisé qui jouent un rôle majeur dans l’évolution stellaire, entraînant une perte de masse et de moment cinétique, et influençant les conditions météorologiques spatiales des planètes en orbite. Alors qu’elles sont régulièrement observées sur le Soleil, les détections convaincantes autour d’autres étoiles sont restées étonnamment rares.

Ces recherches ont été menées dans les laboratoires CNRS suivants :

• Laboratoire pour l'utilisation des lasers intenses (LULI, CNRS / École polytechnique / Sorbonne Université)
• Laboratoire national des champs magnétiques intenses (LNCMI, CNRS)
• Laboratoire d'Étude de l'Univers et des Phénomènes Extrêmes (LUX, CNRS / Observatoire de Paris - PSL / Sorbonne Université)

Une équipe internationale d’astrophysiciens et de physiciens des plasmas, vient d’apporter une réponse expérimentale à cette énigme astrophysique, en montrant que les champs magnétiques puissants entourant les étoiles actives peuvent supprimer complètement les EMS, contribuant ainsi à expliquer pourquoi elles sont si rarement observées à la surface d’autres étoiles autres que notre Soleil.

Pour élucider cette énigme, les scientifiques ont combiné des simulations astrophysiques, des expériences laser-plasma à haute énergie et une modélisation magnétohydrodynamique tridimensionnelle avancée. L’équipe a recréé en laboratoire les conditions clés des CME stellaires et a observé le comportement des flux de plasma sous l’effet de champs magnétiques de plus en plus puissants. Les expériences ont révélé une transition nette : sous des champs magnétiques faibles, les courants de plasma se propagent librement, tandis que des champs plus puissants provoquent leur instabilité, leur fragmentation, puis leur arrêt complet. Des simulations numériques ont identifié les instabilités de type « kink » magnétique comme le mécanisme responsable de la perturbation du plasma et de la neutralisation des éjections. Les résultats obtenus en laboratoire correspondent étroitement aux simulations astrophysiques, montrant qu’un champ magnétique stellaire d’environ 100 Gauss peut efficacement confiner des éruptions de type CME.

En plus de fournir une explication plausible à l'absence d'observations d’EMC stellaires, à savoir qu'elles sont confinées par les champs magnétiques stellaires, ces résultats pourraient également avoir des implications importantes pour la détection d’exoplanètes favorables à l’apparition de la vie. Les EMC représentent en effet une forme extrême de météorologie spatiale stellaire et peuvent même arracher les atmosphères planétaires ou en modifier la chimie, affectant ainsi l'habitabilité à long terme des planètes. Si un grand nombre d'EMC sont inhibées par des champs magnétiques, certaines exoplanètes pourraient être exposées à un environnement spatial moins hostile que prévu, ce qui accroîtrait leurs chances de conserver leur atmosphère sur des milliards d'années. Ces résultats sont publiés dans les Physical Review Letters.