Analyse des sursauts radio de type III avec Solar Orbiter et Parker Solar Probe

Type III radio bursts analysis with Solar Orbiter and Parker Solar Probe

• Auteur / Autrice : Panisara Thepthong
• Direction : Matthieu Kretzschmar, Milan Maksimovic
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'Univers
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPC2E - Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace

Mots clés

Mots clés libres

Physique solaire

Vent solaire

Sursaut radio

Éruption

Solar physics

Solar wind

Radio burst

Flare

Résumé

Le vent solaire est un flux de particules ionisées constamment émises par le Soleil. De manière sporadique, le Soleil produit également des faisceaux d'électrons énergétiques qui interagissent avec le plasma ambiant du vent solaire, beaucoup plus lent. Cette interaction entraîne la production d'ondes de Langmuir qui produiront elles-mêmes une émission radio à la fréquence du plasma local (ou à deux fois sa valeur -émission harmonique-) via leurs interaction avec les inhomogénéité du plasma ambiant. Au fur et à mesure que le faisceau d'électrons se propage, il interagit avec un plasma moins dense et, par conséquent, la fréquence des ondes radio émises diminue avec le temps. L'émission radio qui en résulte est connue sous le nom de sursaut radio solaire de type III. Les processus impliqués dans la production des sursauts radio de type III sont complexes et encore mal expliqués, bien qu'il s'agisse d'un domaine de recherche très actif. On s'attend à ce que leur apparition et leurs propriétés dépendent de divers paramètres, en particulier du niveau de fluctuation de la densité du vent solaire près de la région source et des propriétés des faisceaux d'électrons. De plus, comme le vent solaire est magnétisé, les ondes de Langmuir à l'origine des émissions radio sont en général des mode z et possèdent une composante magnétique, comme cela a été récemment confirmé par des observations. L'objectif de la thèse de doctorat est d'étudier les relations entre les différents paramètres impliqués dans ce processus physique complexe. Solar Orbiter (SolO), lancé par l'ESA en 2020, et Parker Solar Probe (PSP), lancé par la NASA en 2018, ont déjà observé de nombreux sursauts radio de type III à différentes distances du Soleil. Ces deux missions spatiales embarquent des instruments capables de mesurer les fluctuations de densité du vent solaire, les faisceaux d'électrons et les émissions radio associées. Des observations sont également effectuées par d'autres missions spatiales telles que WIND et STEREO, de sorte qu'un même événement peut être observé à partir de différents points de vue. Les principales quantités à étudier sont les propriétés des faisceaux d'électrons (mesurées par exemple avec SolO/EPD et SWA), le niveau des fluctuations de densité (mesuré par exemple avec SolO/RPW), la puissance et la polarisation de l'onde de Langmuir ou de l'onde en mode z, et les propriétés de l'émission radio (observées également avec SolO/RPW). Ces observations serviront de contraintes aux modèles théoriques des événements de type III.

The solar wind is a flux of ionized particles constantly emitted by the Sun. Sporadically, the Sun also produces beams of energetic electrons that interact with the much slower ambient plasma of the solar wind. This interaction results in the production of Langmuir waves that will eventually produce radio emission at the local plasma frequency, or twice its value (harmonic emission). As the electron beam propagates, it interacts with less dense plasma and consequently the frequency of the emitted radio waves decreases with time. The resulting radio emission is known as solar type III radio burst. The processes involved in the production of type III radio burst are complex and still poorly explained, despite being a very active field of research. It is expected that their occurrence and properties depend on various parameters, in particular the level of density fluctuation of the solar wind near the source region and the properties of the electron beams. Furthermore, as the solar wind is magnetized, the Langmuir waves that then convert in radio emission is in general a “z-mode” wave that possess a magnetic component, as it has been recently confirmed by observations. The purpose of the PhD thesis is to study the relationships between the various parameters involved in this complex physical process. Solar Orbiter (SolO), launched by ESA in 2020, and Parker Solar Probe (PSP), launched by NASA in 2018, have already observed many Type III radio burst at various distances from the Sun. Both these spacecrafts embark instrumentations that can measure the density fluctuations, the electrons beam, and the radio emission. There are also observations by ancient spacecraft like WIND and STEREO so that one event can be observed from different viewpoints. The main quantities to be studied and inter-related are the properties of the electron beams (as measured for example with SolO/EPD and SWA), the level of the density fluctuations (as measured for example with SolO/RPW), the power and polarization of the Langmuir or z-mode wave, and the properties of the radio emission (observed with SolO/RPW as well). These observations will serve as constraints on the theoretical models of the type III events.