Thèse Caractérisation avec Solar Orbiter de l'Abondance des Éléments Chimiques Comme Traceurs des Structures de l'Héliosphère des Régions Équatoriales Jusqu'Aux Pôles Solaires H/F

Université Paris-Saclay GS Physique

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Ondes et Matière
Laboratoire de recherche : Institut d'Astrophysique Spatiale
Direction de la thèse : Eric BUCHLIN ORCID 0000000342901897
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59

Le Soleil est une étoile variable qui injecte une grande quantité de matière dans l'héliosphère sous forme de particules, de vent solaire et de nuages de plasma magnétisés. Sa variabilité à toutes les échelles de temps (de quelques secondes à plusieurs années) affecte les activités humaines dans l'espace et au sol. Une question clé est de déterminer comment le Soleil influence et façonne l'héliosphère et les environnements spatiaux des planètes du système solaire.

Pour répondre à cette question, la mission Solar Orbiter de l'ESA (Agence Spatiale Européenne) a été lancée en février 2020. Elle transporte 10 suites d'instruments de télédétection et de mesures in situ, fournissant ainsi un ensemble de données inégalé qui est utilisé pour acquérir de nouvelles connaissances sur le fonctionnement du Soleil. Grâce aux capacités scientifiques de cette mission et à ses points de vue uniques (jusqu'à une distance de 0,28 UA et avec des orbites hors du plan de l'écliptique), nous espérons faire des percées majeures dans la compréhension de la manière dont l'activité solaire anime le système solaire interne.

Un élément clé est la compréhension de la composition élémentaire et de la dynamique du plasma impliquée dans l'évolution des régions solaires, des régions « calmes » aux régions « actives », d'où proviennent les effets de la météorologie spatiale, en passant par les sources du vent solaire et les régions polaires qui commencent tout juste à être explorées. Les différentes structures solaires ont des abondances différentes en raison de l'effet FIP (First Ionization Potential) et sont associées à des dynamiques de plasma distinctes. À l'Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) et à l'ESA, nous avons accès aux données du spectromètre SPICE et d'autres instruments de Solar Orbiter, notamment aux premières données des pôles du Soleil récoltées depuis le printemps 2025.

Cette thèse se concentrera sur l'utilisation des données des instruments de Solar Orbiter tels que SPICE (spectromètre EUV), EUI (imageur EUV), et PHI (magnétogrammes), ainsi que d'autres observations de télédétection issues d'IRIS (NASA) et d'Hinode (JAXA). L'étudiant·e utilisera une méthode récemment développée pour mesurer les abondances de la couronne solaire avec SPICE, combinée à des analyses traditionnelles du plasma magnétisé des régions d'intérêt. Elle/il travaillera avec des ensembles de données existants provenant de campagnes ciblant diverses régions solaires, avec pour but de caractériser statistiquement quels processus physiques peuvent être à l'origine des divers profils d'abondances observés.

Nous prévoyons des résultats significatifs dès le début de la thèse en raison de la nature innovante des données polaires acquises depuis début 2025. Par ailleurs, en tant qu'institut responsable des opérations SPICE, l'IAS offre à la/au candidat·e au doctorat l'opportunité de participer à la planification et aux opérations des prochaines campagnes d'observation. L'IAS est également impliqué dans le développement du futur spectromètre SOLAR-C/EUVST (lancement prévu en 2029), offrant à l'étudiant·e l'opportunité de contribuer à la préparation de cette mission.

Bien que la thèse soit centrée sur le Soleil, les processus physiques étudiés, tels que ceux conduisant à l'effet FIP, sont communs à de nombreuses étoiles. Nous nous attendons à ce que les résultats améliorent la compréhension du lien entre l'activité d'une étoile et son astrosphère interne, en lien direct avec les interactions étoile-planète. Pour le système solaire, cela fournira également des informations fondamentales pour l'amélioration des modèles de prévision météorologique de l'espace.

Mission Solar Orbiter, issue du programme Cosmic Vision de l'Agence Spatiale Européenne, lancée en février 2020 et dont la phase nominale a commencé fin 2021; orbite plus fortement inclinée depuis février 2025.

Explorer les mécanismes sous-jacents à la dynamique du plasma dans certaines régions du soleil (régions actives, trous coronaux, pôles), et leur lien avec les signatures d'abondance du plasma atmosphérique.

Analyse de données.