vendredi 23 février 2024
Ce nouveau pôle scientifique du LESIA, créé en 2021, regroupe les anciens pôles physique des plasmas et physique solaire. Il a pour objectif l’étude des mécanismes physiques dans les plasmas naturels en s’appuyant sur la combinaison des études in-situ et à distance des plasmas héliosphériques et hors de l’héliosphère.
Le pôle HPA a pour objectif l’étude des plasmas naturels qui composent 99% de l’Univers. Il analyse les mécanismes physiques en jeu en explorant prioritairement l’héliosphère qui renferme les seuls plasmas naturels accessibles à l’examen in situ par des sondes spatiales. Sont concernées : l’atmosphère du Soleil, de la photosphère à la couronne qui se prolonge dans le vent solaire ; les enveloppes de plasmas terrestre et planétaires (ionosphères et magnétosphères de la Terre, de Mercure et des planètes géantes) qui interagissent avec le vent solaire.
Observations par l’instrument AIA du satellite SDO de la NASA dans 3 longueurs d’ondes en UV (175,193, 211 Å).
© SDO/AIA (NASA)
Il étudie également les plasmas astrophysiques hors de l’héliosphère : les environnements stellaires, les exoplanètes, magnétisées ou non, et leurs interactions plasma. Enfin, les poussières chargées électriquement et qui sont omniprésentes.
Image composite.
Crédits : L. Lamy, R. Prangé, LESIA/Observatoire de Paris, STSci, ESA/NASA Hubble Space Telescope
Les thématiques du pôle Héliosphère et Plasmas Astrophysiques sont donc interdisciplinaires et reposent sur la combinaison des observations in situ et à distance des plasmas héliosphériques. Elles se basent sur la production et l’exploitation de données multi-messagers, sol et espace, l’élucidation des processus physiques que ces données révèlent grâce à la modélisation théorique et les simulations numériques et la transposition de cette compréhension à l’étude des plasmas plus lointains.
Le pôle est actif dans divers domaines : le développement d’instruments pour le spatial et pour le sol, l’exploitation scientifique des données de ces instruments, la modélisation, le traitement, l’archivage et la distribution de ces données.
Le pôle est actuellement coordonné par Léa Griton et Arnaud Zaslavsky.
Au 1er janvier 2024, il est composé de :
Deux équipes
Deux thématiques transversales
Le pôle HPA assure également des enseignements et la coordination de certains services d’observation (ANO ou actions nationales d’observation) de l’INSU :
Pour les observations du Soleil et de l’héliosphère interne, l’accent est mis sur l’exploitation des données des missions structurantes :
BepiColombo/MMO fournira aussi des observations de l’héliosphère interne.
Le pôle continue par ailleurs à exploiter les missions STEREO (PI Waves), Wind (PI Waves) et Cluster sur l’orbite terrestre. La combinaison de ces missions constitue un réseau de sentinelles sans précédent pour l’étude du Soleil et de l’héliosphère interne.
Spectre dynamique des flux radio observés par quatre sondes (de haut en bas : Solar Orbiter, Parker Solar Probe, Stereo-A et WIND) pour l’événement du 11 juillet 2020 vers 2h30.
© S. Musset et M. Maksimovic / LESIA / Observatoire de Paris-PSL
Pour les observations des magnétosphères planétaires, les travaux porteront sur l’exploitation des données de deux missions :
Le pôle est également positionné sur les futurs projets ESA de missions d’étude du vent solaire et de la magnétosphère terrestre et sur des projets NASA-ESA de mission vers les planètes géantes glacées ainsi que de sonde interstellaire et d’exploration multi-satellite d’une comète.
Deux projets de nanosatellites embarquant un nouveau récepteur radio numérique développé au LESIA avec le soutien du CNES sont également portés par des chercheurs du pôle :
Les instruments au sol fournissent un complément essentiel à ces données spatiales, et l’accès aux observations des plasmas astrophysiques.
Le pôle assure la responsabilité scientifique des instruments dédiés aux plasmas héliosphériques de la station de radioastronomie de Nançay : le Radiohéliographe (NRH) et le spectrographe ORFEES pour les observations solaires ; le Réseau Décamétrique (NDA) pour la spectropolarimétrie basse fréquence du Soleil et de Jupiter.
Les chercheurs du pôle sont également très impliqués dans la conception et la réalisation des radiotélescopes de nouvelle génération : LOFAR et sa station française à Nançay, et le radiotélescope basses fréquences géant NenuFAR (PI) qui entre en opération. Ces radiotélescopes sont tous deux éclaireurs du projet de radioastronomie mondial SKA (Square Kilometre Array), dans lequel le pôle s’impliquera à long terme pour les observations solaires, certaines observations planétaires, et la recherche de signaux exoplanétaires.
Dans le domaine optique, le pôle est impliqué dans les instruments de surveillance quotidienne du Soleil à Meudon. Au nombre de ceux-ci, le spectrohéliographe et son catalogue centenaire. Il est également impliqué dans la préparation du projet METEOSPACE et l’exploitation scientifique du télescope THEMIS.
Le pôle a en outre un rôle clé dans l’exploitation des moniteurs à neutrons des Iles Kerguelen et de Terre Adélie (rayonnement cosmique galactique et particules solaires de haute énergie) et leur valorisation dans le cadre d’un service de météorologie de l’espace pour l’aviation civile (projet SIEVERT). Il a également la responsabilité d’une antenne VLF installée à Meudon qui détecte les perturbations de l’ionosphère terrestre induites par les éruptions solaires. L’un des objectifs est de réaliser un système d’alerte en temps réel pour la météorologie de l’espace à destination de l’Aviation civile, de l’Armée de l’air et des services internationaux.
Complémentaires des observations, les simulations numériques des plasmas sont cruciales pour leur étude, que ce soit dans l’atmosphère solaire, le milieu interplanétaire ou les magnétosphères planétaires. Le pôle utilise des codes de type fluide (fondés sur les équations de la magnétohydrodynamique) bien adaptés aux simulations des grandes structures comme les éjections coronales de masse et les magnétosphères planétaires ou exoplanétaires.
L’axe magnétique de la planète est orienté perpendiculairement à la direction du Soleil (ce qui arrive une fois par rotation). La queue magnétique prend la forme d’une double hélice. Les couleurs représentent la polarité des lignes de champ magnétique.
© L. Griton et F. Pantellini / LESIA / Observatoire de Paris-PSL
Le pôle utilise aussi des codes hybrides ou cinétiques pour l’étude des phénomènes plasmas aux petites échelles.
Il a également développé des codes de modélisation des émissions radio planétaires et exoplanétaires ; de propagation des ondes (tracé de rayons avec polarisation), d’inversion de données spectropolarimétriques (pour la mesure des vecteurs d’ondes et des champs magnétiques vectoriels), et de mesures du bruit quasi-thermique (pour la détermination des paramètres du plasma).
Le pôle participe aux activités du Centre de Données de la Physique des Plasmas (CDPP), contribue au développement de l’Observatoire Virtuel à l’Observatoire de Paris, développe de nouveaux services (Nançay-Data Center, NenuFAR-Data Center) et agit pour la promotion de la science ouverte et du partage des données .
Crédits : L. Lamy et S. Cnudde, LESIA / Observatoire de Paris-PSL
