Titre de la thèse
Évolution radiale du vent solaire et dynamique de la couche de courant héliosphérique : observations réalisées pendant l’alignement radial de la sonde Parker Solar Probe et du Solar Orbiter et simulations hybrides de la reconnexion magnétique.
Composition du jury
- Fabrice Mottez (LUX - Observatoire de Paris) - Président
- Marco Velli (Department of Earth, Planetary and Space Sciences - UCLA) - Rapporteur
- Benoit Lavraud (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux - Université de Bordeaux, CNRS) - Rapporteur
- Miho Janvier (European Space Research and Technology Centre - ESA) - Examinatrice
- Lorenzo Matteini (The Blackett Laboratory, Department of Physics - Imperial College London) - Examinateur
- Petr Hellinger (Institute of Atmospheric Physics - Czech Academy of Sciences) - Invité
- Alexandra Alexandrova - Invitée
- Olga Alexandrova, Directrice de thèse, LIRA, Observatoire de Paris
- Pascal Démoulin Directeur de thèse, LIRA, Observatoire de Paris
Résumé
Dans le vent solaire, les secteurs magnétiques à grande échelle de polarités opposées sont séparés par une fine couche appelée feuille de courant héliosphérique (HCS). La HCS, comme beaucoup d’autres feuilles de courant, peut subir une reconnexion magnétique, modifiant la topologie magnétique et convertissant brusquement l’énergie magnétique en chauffage, accélération de particules et jets sortants. Ainsi, le processus de reconnexion magnétique affecte fortement la dynamique et la structuration de la HCS.
L’objectif de cette thèse est d’étudier l’évolution radiale du vent solaire, ainsi que la dynamique de la reconnexion magnétique dans le contexte d’un plasma faiblement collisionnel.
L’approche initiale consiste à étudier le même plasma traversant deux sondes spatiales alignées radialement, ici Parker Solar Probe (PSP) et Solar Orbiter (SolO). Nous avons développé une méthode de propagation balistique permettant d’identifier la même structure de densité de 10^6 km d’extension radiale traversant les deux engins spatiaux. Cette structure de densité s’est remarquablement conservée pendant ses ∼5,75 jours de propagation entre PSP à 0,1 au et SolO à 0,9 au. Elle est étroitement associée au HCS, où des jets de reconnexion sont également détectés aux deux distances radiales.
Le deuxième axe principal de cette thèse est l’étude d’une feuille de courant de reconnexion à l’aide de simulations numériques hybrides PIC avec des conditions aux limites périodiques de Möbius novatrices. La dynamique globale de l’instabilité de déchirement, où plusieurs événements de reconnexion sont déclenchés le long de la même feuille de courant, et sa transition de la phase linéaire à la phase non linéaire sont décrites. Au cours de la phase non linéaire, une forte anisotropie de température parallèle des protons, avec T_parallel > T_perp, déclenche l’instabilité cinétique des protons « firehose ». L’évolution des taux de conversion d’énergie dans l’ensemble du domaine et autour des différentes régions de la feuille de courant instable est quantifiée. En particulier, cela révèle que le réchauffement est plus important à l’intérieur des îlots magnétiques qu’autour des points X, comme on le pense généralement.
