Accélération, transport et rayonnement des particules accélérées lors des éruptions solaires

par Cyril Dauphin

Thèse de doctorat en Physique des plasmas

Sous la direction de Nicole R. Vilmer.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .


  • Résumé

    Une éruption solaire correspond à une libération soudaine et localisée d’énergie magnétique dans l’atmosphère solaire. Le transfert de cette énergie au plasma ambiant provoque un intense chauffage de la matière à plusieurs millions de degré et l'accélération d’un nombre considérable de particules à des énergies relativistes. Une fois accélérées, les particules se propagent le long des lignes de champ magnétiques en émettant une large gamme de rayonnement allant des longueurs d’ondes radio aux longueurs d’ondes gamma. Depuis février 2002, le satellite Reuven Ramaty High Energy Solar Spectrometer Imager (RHESSI) observe le soleil dans les longueurs d’onde X et gamma. Ces nouvelles données apportent de nouvelles contraintes pour la compréhension des mécanismes d’accélération, de propagation et de rayonnement des particules accélérées. C’est dans ce contexte que se situent les travaux présentés dans ce manuscrit. La première partie est consacrée à l’analyse multi longueurs d’onde du rayonnement des particules accélérées. De telles observations permettent l’étude des populations de particules accélérées se propageant à différentes altitudes dans la couronne solaire. Au cours de ce travail, nous avons établis l’origine gyro-synchrotron du rayonnement radio émis dans le domaine métrique lors de l’éruption du 03 Novembre 2003. Nous avons également montré que l’onde de choc accélérant les électrons donnant naissance au rayonnement de type II peut être créée par un déplacement de matière à l’origine d’une éjection de masse coronale observée dans la haute couronne. Un autre aspect de l’étude des particules accélérées concerne leur transport entre le site d’accélération et de rayonnement. Au cours de sa propagation dans un plasma magnétisé, une particule subit de nombreuses interactions qui modifient son angle d’attaque par rapport au champ magnétique ainsi que son énergie et sa trajectoire. L’évolution temporelle et le spectre du rayonnement émis par les particules accélérées dépendent de leur transport entre les régions d’accélération et d’émission. L’analyse temporelle des données X et gamma du satellite RHESSI permet donc une étude détaillée des processus de transport des particules accélérées. La deuxième partie de cette thèse traite de cette problématique. Nous montrons que le profil temporel du rayonnement X et gamma de l’éruption du 23 Juillet 2002 peut être reproduit dans le cadre de la modélisation du transport des particules dans la couronne solaire en utilisant des paramètres de la population de particules accélérées et du plasma ambiant en accord avec les observations de spectro-imagerie X et gamma. Enfin, la dernière partie de cette thèse est consacrée aux mécanismes théoriques d’accélération des particules lors des éruptions solaires. Nous introduisons un modèle tenant compte de la multiplicité des régions d’accélérations des particules au cours d’une éruption solaire. Dans un premier temps, nous modélisons le processus de libération d’énergie par un automate cellulaire. Chaque région de libération d’énergie - assimilée à une couche de courant - est liée au processus d’accélération des particules par l’intermédiaire du champ électrique. Avec ce modèle, nous calculons le flux X et le flux des raies gamma émis par les particules accélérées. Nous introduisons ensuite un nouveau modèle d’accélération basé sur des hypothèses encore non explorées. Nous prenons en compte différemment le processus d’accélération des particules dans une couche de courant et les interactions des particules avec plusieurs couches de courant. Avec ce modèle, nous identifions le processus physique pouvant expliquer la formation des différentes parties de la fonction de distribution en énergie cinétique des particules accélérées.

  • Titre traduit

    Acceleration, transport and radiation of the particles accelerated during a solar flare


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Informations

  • Détails : 1 vol. (164 p.)
  • Annexes : Bibliogr.p.151-160. 300 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2007 18
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