Nous vivons près d'une étoile dont l’activité magnétique éminemment variable fait planer une menace sur notre société technologique. Après des décennies de recherches, le fonctionnement du Soleil, avec son cycle magnétique, les taches sombres à sa surface, son atmosphère très chaude et chahutée, reste globalement incompris.
Jusqu’à présent, l’étude du Soleil a été compartimentée entre physique solaire interne et externe et une vue intégrée a fait défaut, analyse Dr. Allan Sacha Brun, Astrophysicien et Directeur de Recherche au CEA-à l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) et coordinateur du projet. Ainsi par exemple, les simulations de dynamo expliquent le champ magnétique et son comportement cyclique mais font l’impasse sur la physique de surface et ignorent l’existence de taches solaires. De la même façon, les modèles de surface négligent l'interaction non linéaire entre les mouvements de convection et de rotation du plasma et les champs magnétiques dans l'enveloppe externe du Soleil. Avec Wholesun, nous voulons, pour la première fois, aborder toutes ces questions dans un tout cohérent ».
Wholesun vise à consolider les travaux sur les deux grandes régions solaires : d’une part, l’intérieur de l’étoile et de l’autre, sa surface et son atmosphère. « L'étude détaillée du couplage thermodynamique et magnétique entre le cœur du Soleil, sa surface et son atmosphère hautement stratifiée est absolument essentielle si l'on veut résoudre les problèmes clés et ouverts de la physique solaire », argumente Dr. Antoine Strugarek, astrophysicien au CEA-Irfu.
Réunissant des experts internationaux de chaque partie, l’équipe du projet Wholesun développera les simulations du Soleil les plus avancées afin de reconstruire le cycle de « vie » de son champ magnétique, depuis sa formation et son amplification à l’intérieur du Soleil par effet dynamo, jusqu’à son émergence à la surface et sa dynamique éruptive dans l’atmosphère.
Le CEA, dont notamment l’Irfu, apportera son expertise sur la dynamique turbulente des étoiles de type solaire et l’origine de leur magnétisme et participera activement au développement du nouveau code solaire global, grâce à l’expertise de sa Maison de la simulation. « L’avènement des supercalculateurs exascale, capables d’effectuer plusieurs milliards de milliards de calculs par seconde, ouvre la voie au traitement de questions astrophysiques parmi les plus difficiles, comme le magnétisme solaire, précise Dr. Pierre Kestener, chercheur de la Maison de la simulation au CEA. Pour cela, il est essentiel d’utiliser les meilleurs algorithmes et méthodes numériques possibles ».
Enfin, cette approche intégrée pourra être étendue aux étoiles jumelles du Soleil qui ont des vitesses de rotation et une composition chimique différentes. Elle permettra de mieux comprendre le magnétisme et l'activité des étoiles dans leur diversité, notamment en préparation de la mission de l’ESA Plato (Planetary Transits and Oscillations of stars) qui devrait être lancée à la fin du projet Wholesun, en 2026, et à laquelle le CEA-Irfu fournit de l’instrumentation.