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Diagnostics du vent solaire et de la poussière à partir de la sonde Parker Solar Probe

Description

La thèse consiste à analyser les données radio de la mission Parker Solar Probe afin d’obtenir un diagnostic local des électrons et des poussières dans l’héliosphère interne.

Parker Solar Probe, lancée le 12 août 2018, est une mission pionnière de l’exploration de l’atmosphère de notre étoile puisqu’elle s’approchera jusqu’à 9.5 rayons solaires du Soleil d’ici 2024. L'exploration de l’héliosphère interne permettra d'élucider les controverses actuelles sur le transport de l'énergie dans le vent solaire, l'accélération du vent et le chauffage de la couronne, mais aussi la formation des nano poussières interplanétaires.

Mesurer précisément les propriétés des électrons dans les plasmas spatiaux reste difficile en raison de la sensibilité des instruments aux perturbations extérieures (charge du satellite, émissions de photoélectrons…) mais demeure indispensable pour l’étude du transport de l’énergie dans le vent solaire. La méthode de spectroscopie du bruit quasi-thermique (QTN) est l’une des techniques de mesure les plus fiables. Elle utilise un récepteur radio sensible connecté à des antennes électriques qui mesurent les fluctuations électrostatiques produites par le mouvement d’agitation thermique des particules chargées du plasma. De nombreux développements théoriques de la méthode ont été menés par l’équipe du LESIA (inventeur de la méthode) pour permettre une application aux observations des nombreuses sondes spatiales dédiées à l’étude de l’héliosphère.

Au cours de la thèse, il s’agira d’analyser les données radio de l’instrument FIELDS à bord de Parker Solar Probe, lors de ses différents périhélies (de 35 Rs à 9.5 Rs). Le but est d’obtenir un diagnostic macroscopique de l’héliosphère interne par la méthode du QTN, i.e la densité et température des électrons. Pour cela, il faudra se familiariser avec les outils d’exploitation des données, les aspects théoriques de la méthode QTN, son utilisation sur un jeu de données et créer in fine une chaine d’analyse complète des données. L’un des enjeux est d’implémenter les calculs théoriques de la méthode, en particulier l’anisotropie de température des électrons tout en tenant compte des caractéristiques de l’instrument afin de mener une étude statistique à grande échelle de l’héliosphère interne. De même, les configurations pour lesquelles la méthode permet un diagnostic des propriétés d’électrons supra thermiques alignés le long du champ magnétique et se déplaçant dans le sens antisolaire (ou strahl) seront étudiées. Certains développements pourront être testés sur les données radio WIND/WAVES le cas échéant.

En plus du diagnostic local du vent solaire, l’instrument radio permet également de détecter les particules de poussière dans l’environnement du satellite. L'observation récente de poussières de quelques nanomètres (accélérées par le vent solaire) dans le milieu interplanétaire par STEREO et Cassini ouvre de nouvelles perspectives. L’autre enjeu de la thèse est de mesurer et caractériser ces particules afin d’en déduire leurs propriétés dans l’héliosphère interne. Une meilleure compréhension des mécanismes permettant leur détection par une antenne électrique est nécessaire pour déterminer avec précision l'ensemble de leurs propriétés.

Profil

Ce travail de thèse bénéficiera de collaborations internationales déjà mises en place par notre équipe. Le candidat rejoindra les équipes scientifiques Co-I et PI de Parker Solar Probe, Solar Orbiter et BepiColombo.

Candidature avec un Master de physique ou astrophysique. Compétences souhaitées en physique des plasmas, physique statistique, analyse des données et programmation informatique (IDL, Python).

Description de la structure
Laboratoire d'accueil : LESIA, Meudon
Directeur(rice) de thèse/recherche : ISSAUTIER Karine
E-mail du directeur(rice) de thèse/recherche : karine.issautier@obspm.fr
Responsable Cnes de l'offre : AMSIF Kader

Pour postuler à cette offre, nous vous invitons à vous rapprocher du directeur/rice de thèse et compléter avec son aide la partie cofinancement  du formulaire en ligne (Répondre à l’offre)  pour le 1er avril 2019.

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