Étude à haute résolution angulaire de la granulation photosphérique solaire par une technique interspectrale

• Auteur / Autrice : Catherine Grec
• Direction : Marianne Faurobert-Scholl, Claude Aime
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie à haute résolution

Fonctions de corrélation

Interférométrie par granularité

Raies spectrales, Formation des

Spectre solaire

Soleil -- Granulation

Résumé

Parce que le soleil constitue un unique laboratoire in situ, la physique solaire jour un rôle essentiel dans le domaine de l’astrophysique stellaire. Pour comprendre les propriétés convectives et magnétiques d’étoiles lointaines, ainsi que l’activité, la variabilité solaire, et leur influence sur l’environnement de la terre, une connaissance globale de notre étoile est nécessaire, depuis son cœur jusque dans sa haute atmosphère. Les couches de la surface visible du soleil calme sont ici analysées grâce à une nouvelle technique interspectrale à très haute résolution angulaire, inspirée des méthodes d’interférométrie différentielle utilisées en physique stellaire. Cette approche peut servir à tester les modélisations MHD de la granulation solaire couplées aux calculs de transfert radiatif, ou à contraindre les codes d’inversion servant aux études de champs magnétiques. Des observations de la granulation effectuées avec THEMIS et HINODE montrent que les structures existant à différentes profondeurs photosphériques sont vues décalées sur le disque solaire. Cet effet de perspective se détecte hors du centre-disque, en intercorrélant les images monochromatiques obtenues à des longueurs d’ondes successives le long d’un profil de raie, après correction des distorsions du profil induites par les champs de vitesse de la granulation. Le décalage observé permet d’estimer la différence de profondeur de formation du continu du spectre et de diverses raies (Fel 630nm, Fel 557. 6 nm). Par ailleurs, nous montrons que les vitesses horizontales, combinées au phénomène de granulation inversée en moyenne photosphère, pourraient affecter les images des granules sur tout le disque.

The sun is a unique in situ laboratory, and solar physics plays an essential role in the domain of astrophysics, particles and high energies physics. To understand the convectives and magnetic properties of solar-type stars, as well as the solar activity, variability, and its influence on the earth environment, a global knowledge of our star is necessary, from its core to its high atmosphere. The visible surface layers of the quiet sun are analysed here thanks to a new super-resolving interspectral technique, inspired by the differential interferometry methods developed in stellar physics. This approach serves for testing a 3d magneto-hydrodynamic simulation of the solar granulation coupled with multi-dimensional radiative transfer calculations. It may also constrain inversion codes used for studying quiet sun magnetic fields. Observations of the granulation realized with THEMIS and HINODE show that granular structures visible at different photospheric depths appear displaced on the solar disk. This 3-dimensional effect is detected by cross-correlating monochromatic images obtained out of the solar disk center, and for successive wavelengths across a line profile. Once line profile distortions produced by granular velocity fields are corrected, we estimate the difference of formation depths of the continuous and different spectral lines (Fel 630 nm, Fel 557. 6 nm), as well as the difference of the 630 nm doublet line cores formation depths. Furthermore, we point out of the fact the combination of Doppler line shifts due to horizontal velocities, and mid-photospheric reversed granulation, could affect granules appearance all over the solar disk.