Caractérisation des signatures à haute latitude des interactions lunes-magnétosphère autour de Jupiter : analyse multi-instrument des données de la mission Juno

Soutenance de thèse de Jonas Rabia (Salle de Conférence, IRAP Roche)

Résumé de la thèse : Les lunes galiléennes Io, Europe, Ganymède, et Callisto orbitent à l’intérieur de la magnétosphère de Jupiter, dans un milieu constitué d’un plasma dense. Au voisinage des lunes, ce plasma, entraîné en quasi-corotation par le champ magnétique de Jupiter, s’écoule à des vitesses significativement supérieures aux vitesses orbitales des lunes. En conséquence, les lunes galiléennes perturbent l’écoulement du plasma. L’interaction entre le flux de plasma et les lunes, connue sous le nom d’interaction lune-magnétosphère, donne lieu à de multiples processus physiques, notamment la génération d’ondes d’Alfvén qui se propagent le long des lignes de champ magnétique et s’éloignent des lunes. Ces ondes d’Alfvén peuvent accélérer des particules chargées vers Jupiter qui précipitent dans son atmosphère, induisant ainsi des émissions aurorales caractéristiques observées à la fois dans les longueurs d’ondes ultraviolettes et infrarouges. Ces émissions aurorales multi-longueur d’onde liées aux lunes, sans contrepartie sur Terre, sont connues sous le nom d’empreintes aurorales.

La mission Juno, en orbite autour de Jupiter depuis Juillet 2016, évolue sur une orbite polaire de forte excentricité autour de la planète géante. En effectuant des survols rapprochés des pôles de Jupiter à chaque orbite, la mission permet de caractériser simultanément les émissions aurorales et les particules chargées qui les génèrent avec des résolutions temporelles et spatiales sans précédent.

Toutefois, les mécanismes physiques responsables des empreintes aurorales d’Europe, de Ganymède, et de Callisto restent peu documentés. En effet, leurs interactions avec le flux de plasma sont de plus faibles intensités que celles d’Io et sont sujettes à des variabilités spatiales et temporelles plus importantes, rendant plus complexe l’identification de leurs signatures dans les données. Dans ce travail, nous proposons de caractériser les processus physiques et les propriétés des particules chargées responsables des empreintes aurorales d’Europe, de Ganymède, et de Callisto et de les comparer aux observations précédemment effectuées à Io. Pour cela, nous utilisons une approche multi-instrumentale basée sur les données de la mission Juno, combinée à une modélisation numérique du champ magnétique de Jupiter. Les mécanismes physiques responsables des propriétés des particules chargées observées par Juno sont étudiés à l’aide de modélisations numériques et comparés à des observations de la mission Cassini autour de Saturne.

Ces travaux permettent de mieux comprendre les processus physiques impliqués dans les interactions plasma entre une lune et sa planète hôte, que ce soit dans la magnétosphère de Jupiter, de Saturne ou dans d’autres systèmes planétaires.

Composition du jury de thèse :