DS10 - Défi des autres savoirs

EVALUER LE ROLE DU CHOC COMME ACCELERATEUR DE PARTICULES SOLAIRES – COROSHOCK

Résumé de soumission

Le projet COROSHOCK abordera l'un des problèmes fondamentaux en physique solaire: comment les particules solaires sont-elles accélérées aux très hautes énergies? L’origine des particules énergétiques solaires (SEP) et des rayonnements électromagnétiques de haute énergie tels (rayons gamma) est encore très débattue. Deux mécanismes possibles d’énergisation de particules sont l'accélération par diffusion au choc coronal généré par l’expansion des éjections de masse coronale (CMEs) et la reconnexion dans les éruptions solaires situées en dessous des CMEs. La comparaison des mesures in situ près de 1AU et des observations à distance de la couronne montrent que l'accélération des particules à des énergies élevées (> 1 GeV) se produit dans les premières dizaines de minutes de l'initiation d'une CME à moins de 10 rayons solaires de la surface, une région qui n'est pas encore accessible aux mesures in situ. Le début des événements gamma solaires se produit également au cours de ces premières minutes et sont mesurés près de la Terre par le satellite Fermi. Ces rayons gamma sont produits par les ions et des électrons accélérés au Soleil. Ils fournissent notre seule connaissance (quoique secondaire) des propriétés de l'accélérateur(s). Les rayons gamma mesurés depuis la Terre pourraient être produits par des particules accélérées au choc qui se propagent vers le soleil et qui percutent la chromosphère solaire visible de la Terre. Une autre question concerne l'origine des éruptions de rayon gamma durant plusieurs heures à plusieurs jours, bien après la phase impulsive des éruptions solaires et parfois lorsque la CME associée est déjà loin du soleil. Ces évènements de longue durée suggèrent qu'un mécanisme d'accélération des particules agit pendant de nombreuses heures pour produire des protons énergétiques qui s'écoulent continuellement vers la surface solaire. Les questions fondamentales à aborder sont les suivantes par le projet sont:
Q1: La variabilité et la durée prolongée des événements des rayons gamma sont-elles contrôlées par l'évolution 3-D des ondes de choc?
Q2: L'accélération des particules au choc explique-t'elle simultanément les propriétés des SEP et des LDGRFs?
Le projet COROSHOCK évaluera l’hypothèse que les chocs coronaux sont les accélérateurs des particules énergétiques qui forment les SEPs mesurés in situ près de 1AU et le rayonnement électromagnétique à haute énergie observé près du Soleil. Le projet vise à exploiter les modèles numériques avancés existants combinés aux données électromagnétiques et in situ. Une modélisation des ondes de chocs et de la couronne solaire sera combinée à un nouveau code de transport de particules et des codes existants permettant de convertir les faisceaux de particules énergétiques en rayonnements électromagnétiques. Le but ultime du projet vise à déterminer dans quelle mesure nous pouvons reproduire les spectres et les flux de particules mesurés in situ ainsi que les émissions électromagnétiques en supposant une accélération au choc. Nos ambitions sont techniquement difficiles et nécessitent de connecter des données variées et de développer de nouvelles techniques allant bien au-delà de l'état de l'art. COROSHOCK profitera pleinement des observations spatiales et sols de la couronne solaire et intégrera de manière exhaustive les mesures in situ des particules thermiques et non thermiques transportées dans le vent solaire. COROSHOCK vise à exploiter les missions actuellement disponibles cependant si les instruments embarqués sur NASA Solar Probe Plus, ESA PROBA-3 et ESA Solar Orbiter fournissent les de nouvelles données pendant le projet, elles seront directement intégrées dans l'analyse lors de la dernière phase ultérieure du projet (2019-2021).

Coordinateur du projet

Monsieur Alexis Rouillard (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UPS-IRIT Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie

Aide de l'ANR 299 679 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2017 - 48 Mois

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