Budget d'énergie des événements de reconnexion magnétique dans la couronne solaire. Nouvelles observations de la sonde spatiale Solar Orbiter (ESA/NASA)

Energy budget of magnetic reconnection events in the solar corona. Novel high-resolution Imaging with the Solar Orbiter space mission (ESA/NASA)

• Auteur / Autrice : Ganushan Ganesaratnam
• Direction : Frédéric Auchere
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et Matière
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Astrophysique Spatiale
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Physique Solaire et Stellaire
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Astrophysique

Traitement du signal

Modelisation

Physique solaire

Physique des plasmas

Astrophysics

Plasma physics

Signal processing

Solar physics

Models

Résumé

La mission spatiale Solar Orbiter a été lancée depuis Cape Canaveral en février 2020. Elle emporte une suite complète d'instruments de télédétection et de mesures in situ dédiée à l'observation du Soleil, dans le but de comprendre comment notre étoile crée et contrôle l'héliosphère. Les caractéristiques orbitales uniques de la mission amènent les instruments de télédétection jusqu'à 0,28 UA (en deça de l'orbite de Mercure), plus près du Soleil que jamais auparavant. Cela permet à Solar Orbiter d'acquérir des images de l'atmosphère solaire avec la plus haute résolution spatiale jamais atteinte (100 km à la surface) dans l'ultraviolet. Ces images révèlent une multitude de structures auparavant inconnues, dont certaines, surnommées « feux de camp », sont soupçonnées de jouer un rôle important dans le maintien de la température élevée de la couronne solaire (plusieurs millions de degrés). La quantification de l'énergie totale contenue dans les petits événements éruptifs observés par Solar Orbiter dépend des moyens utilisés pour les détecter. Une nouvelle méthode de détection basée sur les ondelettes a été développé à l'IAS. Cependant, elle est actuellement limitée à la dimension spatiale, tandis que les événements sont intrinsèquement dynamiques. En généralisant à la spatio-temporalité, nous pourrons obtenir des statistiques plus robustes. Par la suite, le contenu énergétique total des événements détectés peut être estimé si l'on connaît leur densité, leur température et leur géométrie ; ces paramètres peuvent être dérivés de mesures stéréoscopiques (pour la géométrie) et spectroscopiques (pour les paramètres du plasma). Le spectromètre SPICE à bord de Solar Orbiter sera utilisé pour le dernier point, tandis que des observations conjointes avec le satellite SDO de la NASA seront utilisées pour le premier. Le bilan énergétique résultant sera comparé à des modèles MHD 3D pour comprendre la nature physique de ces événements.

The Solar Orbiter space mission was launched from Cape Canaveral in February 2020. It embarks a comprehensive suite of remote sensing and in-situ instruments dedicated to the observation of the Sun, with the goal of understanding how our Star creates and controls its heliosphere. The unique orbital characteristics of the mission brings remote sensing instruments down to 0.28 AU (inside the orbit or Mercury), closer to the Sun than ever before. This allows Solar Orbiter to capture images of the Solar atmosphere with the highest-ever spatial resolution (100 km on the solar surface) at ultraviolet wavelengths. These images reveal a wealth of previously unknows structures, some of which - nicknamed ‘campfires' – are suspected to play a significant role in sustaining the yet unexplained million-degree-hot solar corona. The quantification of the total energy contained in the small eruptive events observed by Solar Orbiter depends upon the means used for detecting them. A novel wavelet based detection scheme was developed at IAS. It is however for now limited to the spatial dimension, while the events are inherently dynamic. By generalizing to the spatio-temporal, we will be able to obtain more robust statistics. Subsequently, the total energy content of the detected events can be estimated if one knows their density, temperature and geometry, these parameters can be derived from stereoscopic (for the geometry) and spectroscopic (for the plasma parameters) measurements. The SPICE spectrometer on-board Solar Orbiter will be used for the later point, while join observations with NASA's SDO satellite will be used for the former. The resulting energy budget will be compared to the output of 3D MHD models to ultimately understand the physical nature of these events.