Etude des émissions gazeuses UV/X et des phénomènes d’échange de charge dans l’héliosphère : application à des systèmes astrophysiques analogues

par Dimitra Koutroumpa

Thèse de doctorat en Astrophysique

Sous la direction de Rosine Lallement.

Soutenue en 2007

à Paris 6 .


  • Résumé

    L’échange de charge est un processus de couplage très efficace entre un gaz ionisé et un gaz neutre. J’ai étudié ses effets dans l’héliosphère (couplage vent solaire-gaz interstellaire) et autour de Mars (vent solaire-exosphère de Mars). J’ai déterminé les paramètres du flot d’hydrogène atomique interstellaire autour du soleil et démontré sa déflection à l’entrée dans l’héliosphère. Cette déflection, due à la création d’une population d’atomes secondaires lors des échanges de charge atomes H-protons, est la conséquence de la distorsion de l’héliosphère sous l’effet du champ magnétique interstellaire. J’ai utilisé pour cela des données de l’instrument SWAN sur SOHO, qui mesure l’émission de rétrodiffusion résonnante du rayonnement solaire (Ly-α, 121. 6nm) par les atomes dans l’espace interplanétaire. J’ai ensuite étudié les émissions EUV/X (0. 1-1 keV) dues aux échanges de charge entre les ions lourds du vent solaire et les atomes d’hydrogène et d’hélium. J’ai développé un modèle statique et une variante dynamique pour tenir compte des variations de l’activité solaire à grande (cycle de 11 ans) et courte (sursauts de vent solaire) échelle. L’application à une série d’observations X avec les télescopes XMM, Chandra et Suzaku a montré que l’héliosphère est responsable de l’émission entre 0. 3 et 1 keV attribuée auparavant à la Bulle Interstellaire Locale, une structure de 100 parsecs environ, supposée remplie de gaz très chaud. Dans le domaine 0. 1-0. 3 keV (satellite ROSAT) on montre que la contribution héliosphérique est du même ordre que celle attribuée à la Bulle Locale. J’ai enfin calculé les émissions X autour de Mars et les ai comparées aux observations récentes Chandra/XMM.

  • Titre traduit

    X-ray and UV gas emission and charge-exchange phenomena in the heliosphere : application to various astrophysical systems


  • Résumé

    Charge-exchange is a very efficient coupling process between ionized and neutral gas. I have studied its effects in the heliosphere (solar wind-interstellar gas coupling) and around Mars (solar wind-Mars’ exosphere). I determined the parameters of the atomic interstellar hydrogen around the Sun and demonstrated its deflection at the entry in the heliosphere. This deflection is due to the creation of a secondary atom population by charge-exchange between H atoms and protons, and is the consequence of the distortion of the heliosphere under the interstellar magnetic field effect. To do that, I used the data of the SWAN instrument on SOHO that measures the backscattering emission of the solar radiation (Ly-α, 121. 6nm) by atoms in the interplanetary space. Then, I studied the EUV/X emissions (0. 1-1 keV) due to charge-exchange between heavy solar wind ions and hydrogen and helium atoms. I developed a stationary model and a dynamic variant, in order to consider the solar activity variations at large (11-year cycle) or short (solar wind jumps) scale. I applied the model in a series of X-ray observations with the XMM, Chandra and Suzaku telescopes and showed that the heliosphere is responsible for all the emission between 0. 3 and 1 keV, previously attributed to the Local Interstellar Bubble, a structure of 100 parsecs wide, supposed to be filled with hot gas. In the 0. 1-0. 3 keV domain, we show that the heliospheric contribution is of the same order as the Local Bubble. Finally, I calculated the X-ray emission around Mars and compared it to recent Chandra/XMM observations.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2008 par [CCSD] à Villeurbanne

Etude des émissions gazeuses UV/X et des phénomènes d’échange de charge dans l’héliosphère : application à des systèmes astrophysiques analogues

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  • Détails : 1 vol. (282 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 182-191. 177 réf. bibliogr.

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