Description du sujet de thèse

Caractérisation des structures de l’atmosphère solaire pour la mission Solar Orbiter

Ce sujet de thèse est au cœur de la compréhension et la prévision de risques naturels dont la source lointaine est l’environnement solaire générateur d’évènements éruptifs majeurs affectant l’environnement spatial et les infrastructures, impactant de nombreux secteurs sociétaux. C’est la Météorologie de l’Espace.

La caractérisation de l’environnement magnétique solaire, implique l’échelle locale des régions actives, celle du soleil calme , ainsi que l’échelle solaire globale. Cette caractérisation multi-échelle nécessite des modèles innovants mais aussi des données magnétiques solaires à toutes ces échelles en incluant les pôles que Solar Orbiter pourra observer , qui seront accessibles par la mission. Solar Orbiter nous fournit des mesures du champ magnétique vectoriel en entrée pour les modèles avec PHI, tandis que les données distantes de EUI, SPICE, STIX permettent une comparaison avec les prédictions des modèles. C’est à l’aide de cette combinaison que l’interprétation des données in situ et de télédétection est possible.


Au cours de cette thèse le(la) doctorant(e) travaillera donc sur la caractérisation des structures de l’atmosphère solaire en suivant différentes approches. IL (elle) travaillera donc avec et autour de modèles MHD développés dans l’équipe accueillante du CPHT/Ecole polytechnique, de problèmes modèles construits, mais également de données multiples issues Solar Orbiter. Il s’agit de codes d’environnement adaptés aux différentes échelles ciblées , permettant de résoudre les équations de la mécanique des fluides électriquement conducteurs (MHD) et aussi de résoudre ces équations dans l’approximation d’équilibre qui précède les éruptions permettant de caractériser la source solaire, dans son environnement local et global. Grâce à son potentiel adaptatif, l’un des codes MESHMHD peut même caractériser de multiples zones potentiellement éruptives sur l’ensemble du Soleil, des petites aux grandes échelles. De par sa nature, MESHMHD est aussi bien adapté à l’étude de l’environnement solaire, que le milieu interplanétaire et que l’environnement terrestre, et peut donc fonctionner aussi bien dans une chaine d’auto-couplage pour chaque zone, que dans un domaine unique englobant l’espace Soleil-Terre grâce à l’adaptation. Le candidat pourra travailler sur des problèmes modèles permettant de construire cette chaine et les associer à des données de Solar Orbiter, du Solar Dynamics Observatory de la NASA (SDO) celles du Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), sur des aspects numériques.

Le(la) doctorant(e) sélectionnera un ensemble particulier d’événements éruptifs au cours d’une période impliquant plusieurs régions actives en utilisant les données de Solar Orbiter, y compris les données polaires lorsque celles-ci seront disponibles.

Une étroite collaboration avec le centre de données spatiales à l’IAS (MEDOC) sera effectuée pour l’analyse de données . Une collaboration avec NSO pour DKIST est aussi envisagée ainsi qu’avec L’INRIA.

Contexte de travail

Le Centre de Physique Théorique , unité mixte du CNRS et de l'Ecole polytechnique se situe en région parisienne à Palaiseau sur le plateau de Saclay, présentant une multitude d'activités de la physique des particules, mathématique, quantique, du solide ...... Il dispose d'un groupe Théorie des Plasmas qui comprend un volet laboratoire et un volet astrophysique, dans lequel le candidat travaillera. Ce groupe est fortement orienté théorie et simulation numérique avec des applications expérimentales et observationnelles. C'est dans le cadre des activités solaires que le candidat évoluera. Le groupe est composé de chercheurs et ITA. Le candidat occupera un poste de doctorant encadré par un Directeur de Recherche CNRS.

Contraintes et risques

Néant