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Thèmes de recherche

Mes thèmes de recherche principaux concernent la couronne solaire et les relations Soleil-Terre. Une grande partie de mon travail passé concerne le chauffage de la couronne: la couronne solaire est en effet chauffée à des millions de degrés, et la compréhension des processus impliqués dans ce phénomène représente un des plus grands défis de la physique solaire actuelle; des implications existent pour la physique stellaire en général et pour la compréhension des relations, parfois tumultueuses lors des tempêtes solaires, entre le Soleil et la Terre. Une partie de mon travail concerne plus spécifiquement le vent solaire, qui est l'extension de la couronne jusqu'à la Terre et aux autres planètes. Le vent et la couronne solaires, tous deux structurés par le champ magnétique et hautement dynamiques, sont aussi un laboratoire naturel pour l'étude des plasmas et de la turbulence. Je m'intéresse en particulier aux thèmes et objets suivants:

• Boucles magnétiques de la couronne solaire
  • Mécanismes de chauffage, notamment incluant de la turbulence et les petites échelles spatiales et temporelles, statistiques de ce chauffage, profils du chauffage le long des boucles; caractérisation observationnelle des statistiques du chauffage et de la turbulence; connexion avec les éruptions solaires et la météorologie de l'espace.
  • Couplage entre ces mécanismes de chauffage et les mécanismes de refroidissement, incluant le rayonnement; production d'observables spectroscopiques; recherche de signatures spectroscopiques des mécanismes coronaux; comparaison avec des observations.
• Régions ouvertes de la couronne, et vent solaire: mécanismes de chauffage et accélération du vent, notamment incluant la turbulence; anisotropie de la turbulence MHD, et turbulence MHD Hall dans le milieu interplanétaire.
• Protubérances/filaments: détection, caractérisation et suivi automatiques des filaments, jusqu'à leur éruption.
• Applications à d'autres problèmes astrophysiques (physique stellaire, du milieu interstellaire...), à la théorie de la turbulence et à la météorologie de l'espace.

Turbulence dans un tube de flux magnétique: le code Shell-Atm

Le code Shell-Atm (Buchlin and Velli 2007, Verdini et al. 2009) est conçu pour faire des simulations numériques rapides de turbulence MHD, dans un volume dominé par un champ magnétique longitudinal B₀. À cause de ce champ fort, la dynamique non-linéaire turbulente existe principalement dans les plans orthogonaux à B₀. Le modèle Shell-Atm consiste donc en un ensemble de plans orthogonaux à B₀, dans lesquels la dynamique non-linéaire peut être modélisée, notamment par des modèles en couches. Ces plans sont empilés le long de B₀, et des ondes d'Alfvén se propagent entre eux, ce qui permet le transport de l'énergie à partir des bords du domaine de simulation.

Shell-Atm a été utilisé dans plusieurs articles pour simuler des boucles coronales et le vent solaire, et pour des études numériques de la turbulence. Le code source du modèle et son manuel sont disponibles sur le serveur Gitlab de l'IAS.