Enfant, Paul Charbonneau passait des heures à feuilleter les reportages sur le Soleil dans le National Geographic.

Récemment, Paul Charbonneau a reçu son tout premier télescope: un cadeau d’anniversaire pour ses 40 ans! Cet amoureux du ciel n’a pourtant rien du simple amateur. Spécialiste du Soleil, il a travaillé 12 ans au prestigieux National Center for Atmospheric Research du Colorado et fait son retour au Département de physique de l’Université de Montréal à la tête d’une nouvelle chaire de recherche du Canada en astrophysique stellaire. Un parcours sans fautes pour cet ancien étudiant du Département, né sous une bonne étoile.

«Le Soleil est un véritable tremplin vers l’espace! On est capable de l’observer à un niveau de détail absolument inégalable et ce que nous apprenons sur son comportement sert de modèle pour l’étude des étoiles lointaines», explique-t-il. Expert en modélisation numérique, Paul Charbonneau s’intéresse tout autant à la voûte étoilée qu’à notre bonne vieille planète: pour lui, comprendre ce qui se trame là-haut permet aussi d’interpréter ce qui se passe sur le plancher des vaches ou un peu au-dessus.

C’est que le Soleil est bien plus qu’une énorme boule de feu suspendue à quelque 150 millions de kilomètres de la Terre. Son activité magnétique en fait l’élève turbulent de notre environnement astral. «Les taches solaires sont une des manifestations les plus spectaculaires de cette activité magnétique. Quand elles entrent en éruption, plusieurs milliards de tonnes de plasma sont éjectées dans l’espace à une vitesse vertigineuse. Si l’éruption est dirigée vers la Terre, les courants électriques de la haute atmosphère peuvent être perturbés.» Résultat: une multiplication des aurores boréales accompagnée d’un risque sérieux de surcharge des lignes à haute tension. «Il arrive même que des satellites de télécommunications “grillent” au cours des périodes d’intense activité solaire. On imagine donc le danger potentiel pour les astronautes en sortie dans l’espace…»

Mais les choses ne s’arrêtent pas là: cet équilibre instable influe sur la luminosité du Soleil et, par ricochet, sur le climat terrestre. «La luminosité du Soleil varie en phase avec son activité magnétique: quand celle-ci est plus élevée, le Soleil est plus brillant de 0,1 à 0,2 % et inversement. Par ailleurs, plus de 400 ans d’observation ont permis de démontrer que l’activité magnétique du Soleil suit un cycle régulier: tous les 11 ans, le nombre de taches solaires augmente. Le dernier pic a eu lieu entre la fin de l’année 2000 et le début de l’année 2001.» Comme nous vivons actuellement une période où l’activité magnétique du Soleil est moyenne — ni trop forte ni trop faible —, nous ne ressentons pas les effets du cycle solaire sur notre climat. Mais il n’en a pas toujours été ainsi: «Vers les années 1645-1715, on a observé une baisse marquée de la température. Or, les témoignages de l’époque nous indiquent qu’on observait à cette période très peu de taches solaires, signe d’une faible activité magnétique du Soleil.»

Percer le lien entre les changements climatiques et l’activité solaire représente cependant un travail de longue haleine. «Il est évident que l’activité humaine joue un rôle déterminant dans les changements climatiques. Ce qui reste à démontrer, c’est jusqu’à quel point d’autres sources de variabilité ont pu influer sur la hausse des fluctuations globales. Il serait déraisonnable de dire que tout est lié au Soleil, comme il serait déraisonnable de dire que le Soleil n’exerce aucune influence: on ne le sait tout simplement pas.»

Si, il y a à peine 30 ans, la recherche sur l’activité magnétique du Soleil en était à ses premières armes, il en est tout autrement aujourd’hui. «Nos connaissances ont progressé à pas de géant grâce à la multiplication des satellites qui scrutent le Soleil sous toutes ses coutures et envoient quotidiennement des milliers de clichés aux scientifiques», explique Paul Charbonneau. Mais pour se dépêtrer dans cette quantité «astronomique» d’informations, encore faut-il pouvoir s’appuyer sur des modèles mathématiques appropriés. Paul Charbonneau livre sa recette: «Il est facile de se noyer dans les chiffres! Un bon modèle doit être assez complexe pour être crédible et rendre compte de la réalité, et suffisamment simple pour être compréhensible… Le tout est de trouver le bon équilibre.»

Paul Charbonneau a élaboré une méthode révolutionnaire pour construire des modèles numériques performants: les algorithmes «génétiques», qui s’inspirent des lois de l’évolution. «L’idée est de créer une centaine de modèles complètement arbitraires et de comparer les résultats recueillis avec les observations réelles. On sélectionne ensuite un sous-ensemble des meilleures solutions et on les croise entre elles pour obtenir un nouvel ensemble de solutions. Puis on recommence l’opération en sélectionnant chaque fois les résultats les plus prometteurs, jusqu’à parvenir au modèle qui correspond le mieux à la réalité.» Son logiciel d’algorithmes génétiques, conçu en 1995, a déjà été utilisé dans des centaines de projets de recherche et peut être appliqué à d’autres disciplines, comme l’ingénierie.

Fort de son expertise unique, Paul Charbonneau a pourtant décidé de poursuivre sa carrière à l’Université de Montréal, laissant derrière lui le faste des organismes scientifiques made in USA, au contraire de nombreux universitaires québécois. Mais ce ne sont pas des motifs financiers qui l’ont poussé à revenir à son alma mater: «On ne m’a pas offert de pont d’or pour rentrer à Montréal, et je dois avouer que l’environnement de rêve du Colorado va me manquer un peu… Mais je souhaitais que mes enfants grandissent au Québec, je ne voulais pas les voir se transformer en petits Américains!» Une histoire de cœur qui ramène au Département de physique son enfant prodige…

Anne Fleischman
Collaboration spéciale