accélération de particules dans les éruptions solaires ca modelmodèle...

Accélération de particules dans les éruptions solaires

CA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux

ACCELERATION DE PARTICULES DANS LES ACCELERATION DE PARTICULES DANS LES ERUPTIONS SOLAIRESERUPTIONS SOLAIRES

Cyril DauphinCyril Dauphin11 – Nicole Vilmer – Nicole Vilmer11

Anastasios AnastasiadisAnastasios Anastasiadis22

11LESIA Observatoire de MeudonLESIA Observatoire de Meudon

22Observatoire d’AthènesObservatoire d’Athènes

Énergie libérée lors des éruptions Énergie libérée lors des éruptions →→ énergie magnétiqueénergie magnétique

30 à 50 % de l’énergie passe 30 à 50 % de l’énergie passe dans les particules énergétiquesdans les particules énergétiques

Diagnostic le plus directe de Diagnostic le plus directe de l’accélération de particules l’accélération de particules

→ → X non thermique X non thermique (e.g. Vilmer, (e.g. Vilmer, 1985)1985)

→ → gamma (Ramaty, 1975)gamma (Ramaty, 1975)

→→ radioradio

→ → 101036 36 électrons >100 keV électrons >100 keV → → 10103232 ions > 300 MeV ions > 300 MeV

CA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsIntroductionIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


Mécanisme d’accélération sont découplés du processus de libération Mécanisme d’accélération sont découplés du processus de libération d’énergie:d’énergie:

- StochastiqueStochastique

- champ E Direct dans une RCSchamp E Direct dans une RCS (Speiser, 1965, Zharkova et al, 2001) (Speiser, 1965, Zharkova et al, 2001)

- chocs- chocs

Exemple de spectre X (RHESSI)Exemple de spectre X (RHESSI)

Exemple de spectre Exemple de spectre γγ (RHESSI) (RHESSI)

Diagnostic Diagnostic des électronsdes électrons

28 octobre 200328 octobre 2003

Diagnostic Diagnostic des ionsdes ions



Vlahos et al, 1995Vlahos et al, 1995

Accélération intimement liée au mécanisme de libération d’énergieAccélération intimement liée au mécanisme de libération d’énergie

Exemple: accélération de particule Exemple: accélération de particule dans une couche de courantdans une couche de courant

BB////

BB00

BB┴┴

EEElectron trajectory Electron trajectory Dauphin & VilmerDauphin & Vilmer

Quelques tentatives: Anastasiadis et al, 2004; Turkmani et al, 2005 Quelques tentatives: Anastasiadis et al, 2004; Turkmani et al, 2005 mais aucun ne tient compte des propriétés de l’accélération des mais aucun ne tient compte des propriétés de l’accélération des particules dans une région d’accélérationparticules dans une région d’accélération

dBdB

Lien ?Lien ?



tt11

tt00

ii(t)~(dB)(t)~(dB)22(t)(t)

distribution en loi de puissance:distribution en loi de puissance: EE~ -1.6~ -1.6

ii(t)~(dB)(t)~(dB)22(t)(t) Série temporelle Série temporelle d’énergie d’énergie magnétiquemagnétique

On utilise un CA pour modéliser la On utilise un CA pour modéliser la libération d’énergielibération d’énergie

CA modelCA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


)(4

20

0

pnpene nlnle

BE

pe

Principe de base de l’accélérationPrincipe de base de l’accélération pour un seul site: Bpour un seul site: B00=dB=dB

nvSN inbox4avecavec

pe npboxPneboxe leENleENP 00

boxin SBvP 20

1

Région Région d’accélérationd’accélération

Magnetic energy fluxMagnetic energy flux

Particle energy fluxParticle energy flux

Le champ électrique est donné,Le champ électrique est donné, pour une seule région d’accélérationpour une seule région d’accélération, par:, par:

Longueur moyenne d’accélération Longueur moyenne d’accélération sur le nombre de particulesur le nombre de particule

Énergie magnétique Énergie magnétique libérée dB = Blibérée dB = B0 0 (CA)(CA)

CA model Modèle d’accélérationModèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


+/- : particule peut gagner ou perdre +/- : particule peut gagner ou perdre de l’énergie dans la « boite »de l’énergie dans la « boite »

La densité de probabilité caractérise le processus d’accélérationLa densité de probabilité caractérise le processus d’accélération

On présente ici les résultats pour On présente ici les résultats pour p(p(ΔΔl)=[0,1]=l)=[0,1]=αα

)(4

20

pep nn

B

e

i

ne

ni

i l

l

e

p

ne

np

l

l

Mécanisme d’accélération (RCS)

CA Model

gain d’énergiegain d’énergie pour une particulepour une particule ::

ipeipe leE box ,,,, ,0

)( ,,,,,, ,0 ipeipeipe lPleE box



Les valeurs Les valeurs ββ sont calculées pour 3 configurations simple de RCS: sont calculées pour 3 configurations simple de RCS:

2

022

B

Emc

BB// // = 0 (Speiser, 1965) = 0 (Speiser, 1965) y

x

a

b

l

z

Inflow vvinin

Inflow vvinin

EE00

BB////

<<∆∆llpp>><<∆∆llee>>

BB┴┴

BB00BB////

e

p

ne

np

m

m

e

p

l

l

Les protons gagnent plus d’énergie Les protons gagnent plus d’énergie que les électrons dans ce cas.que les électrons dans ce cas.

y

x



y

x

a

b

l

z

Inflow vvinin

Inflow vvinin

EE00

BB////Toutes les particules gagnent Toutes les particules gagnent la même énergie dans ce casla même énergie dans ce cas

BB// // >B>Bmagmag(e(e--,ions) (Litvinenko, 1996) ,ions) (Litvinenko, 1996)

électrons et ions sont magnétisés électrons et ions sont magnétisés => suivent les lignes de champ=> suivent les lignes de champ

0// eaEB

B

1 i

eaB

BEmcB pemag

002

),(


BB┴┴

BB00BB////



y

x

a

b

l

z

Inflow vvinin

Inflow vvinin

EE00

BB////

Entre ces deux cas extrêmes on peut considérer:Entre ces deux cas extrêmes on peut considérer:

BB// // >B>Bmagmag(e(e--) ) seulement les seulement les électrons sont magnétisésélectrons sont magnétisés

p

e

m

m

i

ei m

Zm


BB┴┴

BB00BB////



On calcule la fonction de distribution des particules après un nombre N On calcule la fonction de distribution des particules après un nombre N d’interaction avec des RCS.d’interaction avec des RCS.

On calcule la distribution de particule pour 10On calcule la distribution de particule pour 1066 particules à partir d’une particules à partir d’une distribution de Maxwel (T=10distribution de Maxwel (T=1066 K). La valeur minimale du champ électrique K). La valeur minimale du champ électrique est normalisée au champ de Dreicerest normalisée au champ de Dreicer

Calcul pour les électrons, protons et ions.Calcul pour les électrons, protons et ions.

Particle free flyParticle free fly)(4

20

pep nn

B

)(4

20

pep nn

B

)(4

20

pep nn

B



Spectre des électrons:Spectre des électrons: effet de N effet de N

N=1N=1N=100N=100N=1000N=1000

X non thermiqueX non thermique

CA model Modèle d’accélération Distribution de particulesDistribution de particules ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


Spectre des électrons:Spectre des électrons: effet de E effet de E

E=1000EE=1000EDD

E=100EE=100EDD

E=10EE=10EDD

CA model Modèle d’accélération ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


Distribution de particulesDistribution de particules

Spectre des électrons et des protonsSpectre des électrons et des protons

Le gain d’énergie des électrons par rapport aux protons dépend de la Le gain d’énergie des électrons par rapport aux protons dépend de la configuration choisieconfiguration choisie

X non thermiqueX non thermique gammagamma

CA model Modèle d’accélération ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


Distribution de particulesDistribution de particules

Spectres XSpectres X calculés en hypothèse cible épaisse calculés en hypothèse cible épaisse

ModèleModèle

Observé (RHESSI) Observé (RHESSI) 20/08/0220/08/02

-1.8-1.8

CA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsIntroduction X-ray fluxX-ray flux gamma-ray flux


Rapport des raies gammaRapport des raies gamma

C/OC/O Si/OSi/O Mg/OMg/ONe/ONe/O

coronacorona

photospherephotosphere

gamma ray ratio (proton+alpha)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

012345

energy of the gamma ray

C/O

, S

i/O

, N

e/O

, M

g/O

Observed

Problème de Problème de l’abondance du Neonl’abondance du Neon

CA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray fluxgamma-ray flux


Énergie contenue dans les particulesÉnergie contenue dans les particules

BBsmallsmall BBmiddlemiddle BBlargelarge BBtotaltotal

Pour Pour V=1arcsecV=1arcsec

On peut reproduire les différentes observations pour V=100 arcsecOn peut reproduire les différentes observations pour V=100 arcsec

CA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


Le modèle exposé permet de reproduire de nombreuses observations Le modèle exposé permet de reproduire de nombreuses observations (pentes X pour certains événements, rapport de raies gamma, énergie (pentes X pour certains événements, rapport de raies gamma, énergie contenue dans les particules…) contenue dans les particules…)

Due a l’hypothèse p(Due a l’hypothèse p(ΔΔl)=[0,1] qui ne tient pas compte de la dépendance l)=[0,1] qui ne tient pas compte de la dépendance aux conditions initiales et des trajectoires chaotiques des particules dans aux conditions initiales et des trajectoires chaotiques des particules dans une RCSune RCS

Cependant, les pentes X calculées sont trop plates dans la plupart des Cependant, les pentes X calculées sont trop plates dans la plupart des cascas

CA model Modèle d’accélération Distribution de particules ConclusionsConclusionsIntroduction X-ray flux gamma-ray flux


accélération de particules dans les éruptions solaires ca modelmodèle...

Documents