Doctorant - Simulations Numériques Mhd 3D Paramétriques de la Génération des « Switchbacks » Induite par des Jets Solaires Coronaux H/F CNRS

Détail du poste

Mission :
Au cours de ses approches sans précédent du Soleil, la mission Parker Solar Probe (PSP, NASA) a fait la découverte intrigante de déflexions très fréquentes et abruptes du champ magnétique, appelées switchbacks (SB), dans le vent solaire. En raison de leur omniprésence dans l'héliosphère interne et de leur quasi-absence relative à proximité de l'orbite terrestre et au-delà, les SB sont considérés comme un ingrédient clé dans les mécanismes complexes de génération du vent solaire. Les jets solaires, phénomènes très couramment observés dans l'atmosphère solaire et se produisant sur une large gamme d'échelles spatiales et temporelles, sont récemment apparus comme de sérieux candidats aux phénomènes déclencheurs de la formation des SB. L'objectif global de la thèse est de répondre aux questions suivantes :
Les événements de type jets solaires induisent-ils des switchbacks (SB), et dans quelle mesure ?
Quels sont les mécanismes physiques impliqués dans la propagation des jets et la formation des SB ?

Activités :
La thèse consistera donc à produire de nouvelles simulations numériques paramétriques innovantes en MHD 3D de la propagation des jets solaires, en lien étroit avec les observations solaires et in-situ. Cela devra mener au développement de la prochaine génération de modèles de propagation des jets solaires, depuis la basse atmosphère jusqu'à l'héliosphère interne, et permettre une comparaison directe avec les données in-situ actuelles du vent solaire naissant. Les expériences numériques s'appuieront sur le code « Adaptively Refined MHD Solver » (ARMS), tournant sur des centres de calcul haute performance. Le domaine de simulation consistera en une portion restreinte de l'atmosphère solaire. Le.a doctorant.e devra explorer l'espace des paramètres de simulation : quantité de torsion magnétique dans les jets, intensité et distribution du champ magnétique, propriétés du plasma environnant, etc. Un modèle de vent solaire plus réaliste sera implémenté, s'éloignant de l'approximation isotherme du vent de Parker. La visualisation 3D et l'analyse des résultats des simulations seront effectuées, incluant les bilans de forces et d'énergie, ainsi que l'étude des conditions menant éventuellement à la formation secondaire de switchbacks par des mécanismes in-situ.

Les simulations seront construites à partir des contraintes issues des observations et des mesures les plus récentes, à la fois par des instruments spatiaux et par des observations au sol. Les connaissances les plus récentes sur les jets solaires seront traduites en contraintes utilisables pour paramétrer et piloter les simulations numériques (par exemple, fournir des conditions initiales et aux limites). En particulier, la thèse bénéficiera de l'utilisation du télescope THEMIS du CNRS-INSU, un télescope solaire optique de classe 1 mètre, dédié à l'étude du magnétisme solaire et des processus dynamiques dans l'atmosphère du Soleil (comme les tâches solaires et les éruptions solaires). THEMIS a récemment été équipé d'une optique adaptative performante, permettant des observations sans précédent. Le.a doctorant.e utilisera également les données des dernières missions spatiales héliosphériques, telles que Parker Solar Probe, Solar Orbiter, ainsi que la mission récemment lancée PUNCH. Les simulations réalisées dans le cadre de la thèse permettront d'interpréter les données issues de ces projets majeurs de l'héliophysique.
Contexte de travail
Ce doctorat s'inscrit dans le cadre du futur projet JET2SB (début automne 2025) financé par l'Agence Nationale pour la Recherche (ANR). JET2SB rassemble trois équipes françaises de physique solaire aux expertises pleinement complémentaires, utilisant à la fois des observations spatiales et au sol de l'atmosphère solaire, des mesures in-situ de sondes héliosphériques, en synergie avec une modélisation numérique complète de la génération et propagation des jets solaires de l'atmosphère solaire à l'héliosphère intérieure : Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP) ; Laboratoire Franco-Espagnol d'Astrophysique aux Canaries (FSLAC) ; Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E). Durant cette thèse, l'étudiant.e interagira avec des chercheurs de ces trois équipes, ainsi qu'avec un.e autre doctorant.e et deux post-doctorant.e.s également recruté.e.s via JET2SB. Le.a doctorant.e fera donc partie d'un effort de recherche particulièrement dynamique.
Dans le cadre du projet JET2SB, des crédits ont été prévues pour :
- L'acquisition du matériel informatique nécessaires au travail de recherche,
- Le financement de déplacements réguliers entre les différents laboratoires impliqués dans le projet,
- Ainsi que le soutien à la participation du/de la doctorant.e à plusieurs ateliers et conférences internationales pour présenter ses travaux.
Le.la doctorant.e bénéficiera d'un accès privilégié à l'instrument THEMIS, ainsi que du temps machine alloué à l'équipe sur les calculateurs nationaux de haute performance (par exemple Jean Zay @ IDRIS, ADASTRA @ CINES) pour réaliser les simulations numériques.

Le.la doctorant.e sera inscrit.e à l'École Doctorale d'Astrophysique d'Île-de-France (ED127) et devra suivre les procédures obligatoires prévues de suivi de thèse de cette ED
Contraintes et risques
Le.la doctorant.e sera principalement affecté.e au Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP). Cependant, il est prévu que le.la doctorant.e mène ses travaux de recherche à la fois au LPP et au FSLAC (La Laguna, Ténérife, Espagne). La première moitié de la thèse devrait se dérouler au FSLAC, dans le cadre d'une mission de longue durée, et la seconde moitié au LPP.
Par ailleurs, différentes missions pour des collaborations internationales et des participations à des congrès et ateliers de travail sont à prévoir.