La sonde Voyager 1, lancée en 1977, semble arriver à l’héliopause, la frontière de l’espace intersidéral avec le système solaire. Et elle y est secouée par des bulles magnétiques géantes!
C’est dans un univers inconnu que se prépare à entrer Voyager 1. Là-bas, aux confins du système solaire, à 17,4 milliards de km du Soleil, la sonde, qui se trouve au plus loin de la Terre parmi tous les engins spatiaux lancés par l’homme, commencerait à franchir la barrière qui la sépare de l’espace interstellaire infini. C’est ce qu’expliquent aujourd’hui des chercheurs dans la revue Nature. Prochaine étape? Les environs d’une étoile qui devraient être atteints… dans 40 000 ans. Et au fait, qu’y a-t-il dans cette zone de démarcation? Un «jacuzzi de bulles magnétiques!», avisent d’autres astronomes qui publient, eux, dans l’Astrophysical Journal du 9 juin.
Les sondes jumelles Voyager 1 et 2 en ont vu d’autres. Lancées en 1977, elles ont été construites pour examiner sous toutes leurs coutures géophysiques les planètes Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, ainsi que 48 de leurs lunes. Leur mérite est, entre autres, d’avoir découvert que Jupiter aussi avait des anneaux, et qu’un de ses satellites, Io, présentait une activité volcanique, tandis qu’un autre de Saturne, Titan, avait une dense atmosphère de méthane.
Leurs missions de base accomplies, les deux baroudeuses robotiques ont été déroutées par la NASA, qui a décidé de leur confier une tâche plus noble encore: fendre le cosmos à sa découverte le plus loin possible, jusqu’à ce que leurs propulseurs thermoélectriques nucléaires cessent de fonctionner, dès 2020 en principe. Un périple qui a commencé à travers l’héliosphère.
Cette bulle de gaz à l’origine brûlant mais dispersé, appelé plasma, est formée par les particules de vent solaire générées par l’astre de nos jours (protons et électrons surtout). Le Soleil se déplaçant lui-même à une vitesse folle dans un bras de notre galaxie, la Voie lactée, cette bulle est allongée comme un Å“uf.
Les vents solaires sont émis à des vitesses supersoniques, entre 400 et 700 km/s. Mais petit à petit, ces flux de particules perdent en vigueur, leur vitesse (par rapport à l’étoile) passant même en un point en dessous de celle du son, soit 100 km/s dans le milieu interstellaire, ceci à cause de l’interaction avec ce dernier. Cette limite est située entre 11,2 et 14,2 milliards de km du Soleil et varie en fonction de l’activité de l’astre; elle est appelée «choc terminal», et c’est le premier palier vers l’espace intersidéral. Voyager 1 l’a passé en 2004, et sa sÅ“ur en 2007.
Au-delà, toujours en s’éloignant du Soleil, c’est l’héliogaine, dans laquelle se trouvent les deux vaisseaux. Dans ce bourrelet (voir dessin), le vent solaire souffle encore, mais il se heurte de plus en plus à l’héliopause, vraie frontière entre la région d’influence du Soleil et le «vide» interstellaire, composé pour 40% de matière corpusculaire originelle que sont venus, au fil des millénaires, retravailler les éjectas des explosions de supernovæ.
«Or ce que nous avons observé, c’est que Voyager 1 se trouve désormais à un endroit où le vent solaire ne s’éloigne plus perpendiculairement du Soleil», dit Stamatios Krimigis, chercheur à l’Université Johns Hopkins à Laurel (Maryland). Et l’auteur de l’étude de Nature d’abonder, pour expliquer sa démarche: «Il y a sur Voyager 1 un détecteur qui «voit» tout autour de la sonde en faisant des rotations toutes les 25 minutes, et cela depuis 33 ans! Une manière de décrire nos mesures revient à imaginer que l’on avance sur une plage où souffle le vent. L’on se met alors à compter les grains de sable qui nous arrivent en pleine figure. Au fur et à mesure que l’on se détourne du sens du vent, de moins en moins de grains sont détectés. En les comptant à chaque angle de vue, on peut calculer la vitesse et la direction du vent. C’est ce que nous avons fait, en comptant les protons dans l’espace à la place des grains de sable.» Et ces mesures montrent que la vitesse du vent solaire, dans la direction de la sonde, a passé durant les trois dernières années de 150 000 km/h à zéro. «Ainsi, il doit être «bloqué» par quelque chose, dit le chercheur. Ce qui veut dire que l’on commencerait à franchir l’héliopause. Cette ultime traversée pourrait s’achever à fin 2012.» Et Voyager 1 d’être alors vraiment dans l’espace interstellaire.
A l’Observatoire de Genève, Michel Grenon trouve cette étude «intéressante». Mais l’astronome émet deux réserves: «Ces analyses ne peuvent être totalement valables que si le rayon de l’héliopause était constant, ce qui n’est pas le cas», puisque l’héliosphère a une forme ovoïde et peut varier dans le temps. D’ailleurs, «l’activité solaire – et donc le vent solaire – n’a cessé de décroître de puis l’an 2000 pour atteindre un minimum en début 2010. Or c’est à cette période-là que les mesures de Voyager ont aussi été effectuées. On pourrait faire face à un cas de surinterprétation des données». Des remarques que rembarre Stamatios Krimigis, estimant que Voyager 1 a engrangé ses données avant que l’endroit où elle se trouve ne subisse les effets de la baisse de forme du Soleil en ce printemps 2010.
Quoi qu’il en soit, la sonde a subi d’autres effets qui indiquent qu’elle arrive bien aux bornes du système solaire. Ses instruments ont détecté des «bulles magnétiques», dont le diamètre atteind 150 millions de km. «Le champ magnétique du Soleil s’étend jusqu’aux confins du système solaire, explique Merav Opher, de Boston University, qui détaille dans l’Astrophysicla Journal les simulations informatiques lui ayant permis d’arriver à ces conclusions. Comme l’astre tourne sur lui-même, son champ magnétique se tord et se fripe un peu comme le jupon d’une danseuse. Très loin du Soleil, les plis de la jupe se retroussent.» Et les «bulles magnétiques» de se former.
«Le Soleil émet constamment des protubérances, des boucles se dilatant avec leur champ magnétique associé, qui peut être de polarité variable», ajoute Michel Grenon. Toutes ces boucles viennent se heurter au «mur» que constitue l’héliopause. Un rempart virtuel qui est, précise Stamatios Krimigis, «probablement constitué par le champ magnétique présent dans le milieu intergalactique». Selon Michel Grenon, l’existence de ce jacuzzi de bulles magnétiques «n’avait jamais été observée jusque-là».
Les chercheurs se réjouissent désormais de l’étudier plus à fond. Notamment car il devrait permettre de mieux spécifier l’impact sur la Terre des rayons cosmiques, des particules de très hautes énergies venant du milieu interstellaire, contre lesquelles les astronautes doivent se protéger et qui peuvent endommager l’électronique des satellites. Des fugaces corpuscules qui, justement, sont sensibles aux champs magnétiques, et à leurs turbulences.
