Interprétation unifiée des écoulements associés à des cycles de condensation et d'évaporation dans les boucles coronales

par Gabriel Pelouze

Projet de thèse en Physique des plasmas

Sous la direction de Karine Bocchialini et de Frédéric Auchère.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec IAS - Institut d'Astrophysique Spatiale (laboratoire) , Physique Solaire et Stellaire (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    L'explication de l'existence même des couronnes solaire et stellaires reste un des défis majeurs de l'astrophysique, en particulier la persistance de plasma confiné dans des boucles magnétiques à plusieurs millions de degrés résiste encore à la modélisation. Cependant, l'équipe de physique solaire et stellaire a découvert récemment des pulsations périodiques de ces boucles qui apportent de nouvelles contraintes incontournables pour la théorie du transport d'énergie dans la couronne. En effet, notre travail portant sur une série de diagnostics du plasma faits à partir des observations de l'imageur UV AIA à bord du satellite SDO (NASA) -mesure d'émission différentielle (DEM) et analyse des corrélations temporelles entre les longueurs d'onde- ont permis de montrer que les pulsations en intensité sont probablement la signature d'une instabilité thermique elle-même caractéristique d'un chauffage fortement stratifié, quasi constant et asymétrique. Ceci a été confirmé par des simulations hydrodynamiques 1D. Ce non-équilibre thermique (thermal non equilibrium, TNE, en anglais) entraine des cycles de condensation incomplète et d'évaporation du plasma reliés à une évolution périodique de la température et de la densité. Jusqu'à présent les simulations de TNE menaient systématiquement au phénomène de pluie coronale (chute le long des lignes de champ magnétique de plasma refroidi), qui est observé mais peu fréquent. Nos simulations montrent que le TNE peut aussi expliquer les pulsations couramment observées. C'est dans ce contexte que se déroulera la thèse proposée. La thèse se déroulera à l'IAS sous la co-direction de K. Bocchialini et F. Auchère.

  • Titre traduit

    Unified interpretation of flows associated with condensation and evaporation cycles in coronal loops


  • Résumé

    Explaining the existence of solar and stellar corona remains a major challenge in modern astrophysics. In particular, the persistence of plasma at several million degrees confined in magnetic loops still resists modelling. However, the solar and stellar physics team recently detected periodic pulsations in these loops, that bring new binding constraints for energy transport in the corona. Indeed, we carried a series of plasma diagnostics from observations of the UV imager AIA onboard satellite SDO (NASA) — differential emission measure (DEM), and temporal correlation between different wavelengths — that allowed to demonstrate that the intensity pulsations are probably the signature of a thermal non-equilibrium, itself consequence of a highly-stratified, quasi-constant and asymmetric heating. This has been confirmed by 1D hydrodynamical simulations. This thermal non-equilibrium (TNE) implies incomplete condensation and evaporation cycles of the plasma, that relate to a periodic variation of the temperature and density. So far, TNE simulations systematically led to the formation of coronal rain (cooled plasma falling along the magnetic field lines), which is observed, but less frequently. Our simulations show that TNE may explain the commonly observed pulsations as well. The thesis will take place in this context, at the IAS under the co-direction of K. Bocchialini and F. Auchère.