La difficulté théorique vient du fait que le milieu est faiblement collisionnel, un domaine de la physique des plasmas encore mal connu. Or, les modèles hydrodynamiques sont basés sur l’équilibre thermodynamique local, ce qui est loin d’être vrai pour les électrons du vent solaire. En effet, les fonctions de distribution des vitesses des électrons mesurées in situ ne sont pas maxwelliennes, mais présentent un excès d’électrons suprathermiques (Figure 1).
Ces électrons jouent un rôle primordial pour l’accélération du vent dans une approche théorique récemment élaborée par Iannis Zouganelis et collaborateurs qui a permis d’obtenir pour la première fois des vitesses de vent aussi élevées que celles observées (Figure 2). Il s’agit d’une modélisation cinétique d’un milieu hors équilibre thermodynamique qui permet de reproduire des profils de vitesse transsoniques, sans faire appel à un apport ad-hoc d’énergie [Zouganelis et al., ApJ, 2004].
Ces résultats viennent d’être confirmés par des simulations cinétiques indépendantes qui tiennent compte des collisions Coulombiennes entre les particules. Ce travail a également unifié des approches théoriques précédentes qui étaient valables uniquement dans des cas de conditions initiales particulières [Zouganelis et al., ApJL, 2005, sous presse]. Cette généralisation permet d’inclure des cas autres que le vent solaire, par exemple des vents stellaires de type solaire où la couronne de l’étoile « exploserait » et le vent serait supersonique dès son départ. La théorie ne pourrait être confirmée que par des mesures in situ dans la couronne très près du Soleil puisque l’essentiel de l’accélération devrait avoir lieu à une distance inférieure à 10 rayons solaires (Figure 2). L’existence de fonctions de distribution non maxwelliennes dans la couronne ainsi que leur origine seront éventuellement dévoilées par la future mission « Solar Probe » qui devrait visiter la couronne avec un périhélie de 4 rayons solaires (Figure 3). Cette mission est prévue pour l’horizon 2015-2020 et les astronomes français participent activement à sa définition.
Référence
- Acceleration of weakly collisional solar-type winds I. Zouganelis *, N. Meyer-Vernet *, S. Landi, M. Maksimovic * et F. Pantellini * The Astrophysical Journal Letters, 2005, sous presse astro-ph/0505324 A transonic collisionless model of the solar wind I. Zouganelis *, M. Maksimovic *, N. Meyer-Vernet *, H. Lamy et K. Issautier * The Astrophysical Journal, 2004, 606, 542 astro-ph/0402358 Radial evolution of the electron distribution functions in the fast solar wind between 0.3 and 1.5 AU M. Maksimovic *, I. Zouganelis *, J.-Y. Chaufray, K. Issautier *, E.E. Scime, J.E. Littleton, E. Marsch, D.J. McComas, C. Salem, R.P. Lin et H. Elliott Journal of Geophysical Research, 2005, sous presse (*) Paris Observatory (LESIA)