LESIA - Observatoire de Paris

Interstellar dust in the solar system : space research meets astronomy

Filippo Pantellini — 2009-06-15T13:20:22Z

Interstellar dust plays a major role in the physics and chemistry of the interstellar medium and for the formation of stars and their planetary systems. The motion of the Sun relative to the surrounding interstellar medium causes a direct flow of interstellar dust into the solar system. During the past years the interstellar dust flux has been measured with dust detectors on spacecraft in the inner solar system approximately between the orbits of Mercury and Jupiter. Current understanding of the interstellar dust, however, is based on astronomical observations. The astronomical observations reveal the light scattering and thermal emission properties of interstellar dust and these often show similarities to the observed properties of cometary dust in the solar system. The interstellar dust measurements from spacecraft are so far limited to the detection of dust fluxes and measurements of the mass and velocity of the particles, yet they reveal a different picture of interstellar dust and of the local interstellar medium surrounding the solar system.

Retour vers Jupiter : la mission EJSM/Laplace (Europa Jupiter System Mission)

Filippo Pantellini — 2009-04-01T07:28:44Z

La mission EJSM à l'étude conjointement entre la NASA et l'ESA se compose de deux orbiteurs, le Jupiter Europa Orbiter (NASA) qui se satellisera autour du satellite Europe et le Jupiter Ganymede Orbiter (ESA) qui prendra lui la direction de Ganymede. Tous deux auront pendant une phase d'approche d'environ 18 mois la possibilité d'étudier l'atmosphère et la magnétosphère de Jupiter ainsi que ses autres satellites. Une présentation générale du scénario de la mission sera exposée, avec ses objectifs (...)

- Saison 2008-2009

Microwave and HXR Observations of an Impulsive Flare : the Nature of Quasiperiodic Pulsations

Filippo Pantellini — 2009-04-01T07:21:58Z

Oscillations and quasi-periodic pulsations (QPPs) have been observed in the radio and X-ray emission from solar flares for many years. Generally speaking, radio QPPS have been attributed to nonlinear, self-organizing wave-wave or wave-particle interactions in the case of coherent emission, and to modulation of the source parameters in the case of incoherent emission. In particular, incoherent gyrosynchrotron emission at centimeter wavelengths is typically attributed to variations in the coronal magnetic field due to the excitation of MHD modes and/or the modulation of the acceleration and injection of energetic electrons into the source. This talk concerns some recent work on an impulsive flare that displayed QPPs in both its microwave and HXR emission. Observations by the Nobeyama Radioheliograph, the Nobeyama Polarimeters, the Owens Valley Solar Array, and the Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager were obtained and a Fourier analysis of the radio and X-ray data was performed. Together with observations of the time variability of the radio polarization and spectral index, these data show that MHD oscillations are unlikely to play a significant role in modulating the source ; quasi-periodic acceleration and injection of the energetic electrons is the more likely explanation.

Développement de la coronographie de phase aux US

Filippo Pantellini — 2009-03-12T16:08:29Z

Longtemps considérées comme étrangeté aux US, la coronographie de phase est en train de fleurir au pays de l'oncle Sam. En 2005, Gene Serabyn et Pierre Haguenauer ont installe un coronographe a 4 quadrants sur le télescope Hale du Mont Palomar. En définissant une sous-ouverture non-obstruée hors axe de 1.5 m et en y concentrant l'action de l'optique adaptative existante, le 4Q y bénéficie de conditions extrême AO optimales. Je présenterai une partie des résultats observationnels obtenus grace a ce tandem unique, sur le sujet des naines brunes et de disques circumstellaires. Fort de cette expérience fructueuse avec les coronos de phase qui a mis en exergue leur avantage observationnel sur les coronographes de Lyot, le JPL a décidé d'investir dans le développement du concept prometteur de vortex optique vectoriel (OVVC). Je présenterai les derniers résultats expérimentaux en infrarouge et visible de cette nouvelle famille de coronographe, proche de l'idéal coronographique, ainsi que les perspectives d'intégration des OVVCs dans des instruments au sol (instruments de seconde génération pour la détection et caractérisation d'exoplanètes) et dans l'espace.

Reconstruction of magnetic fields in the solar corona

Filippo Pantellini — 2009-03-03T15:31:14Z

The quiescent solar corona is regularly modified by very fast ejections of coronal material and magnetic field (CME) that occur preferably above active regions. Most CME models require the formation of twisted magnetic field structures (flux ropes) before or during such events. Unfortunately, the coronal magnetic field is not directly measurable at present, and therefore it is difficult to verify the validity of different CME models. In order to remove this obstacle, the extrapolation of photospheric magnetic field measurements can be used to reconstruct the missing coronal information. In such applications it is necessary to estimate how well an extrapolation code can reproduce all aspects of highly nonlinear structures such as flux ropes. This is of course possible only using test fields.
In this talk I will present a series of applications of the magneto-frictional extrapolation code to both test fields and measured data. One of the considered test field is the Titov and Démoulin force-free equilibrium (Titov and Démoulin, Astr. and Astrophys. 351, 707, (1999), hereafter TD). The TD equilibrium models a semi-circular, 3D current-carrying flux rope by means of a current ring embedded in a potential field. The parameters of the TD model can be adjusted to create both stable and kink- and torus-unstable configurations. Employing the TD equilibrium as a test field, I will show that our magnetofrictional extrapolation code can reproduce the energy and the twist of the magnetic field within a percent accuracy. This information is essential for the reconstruction of coronal fields involved in eruptions because the twist is, together with the height profile of the overlying potential field, the most important stability parameter - at least as long as the TD equilibrium is a good model of an active region. In the talk I will also show extrapolations of measured magnetograms. In this case, the assumption made in the derivation of the extrapolation methods are not entirely fulfilled, leading to a lower self-consistency of the reconstructed field. The conflict between measurements' properties and model's assumption can be partially reconciled employing a data-preprocessing method. However, a significant dependence of the extrapolation results on the details of the employed methods and on their numerical implementation is found. Therefore, in applications to measured magnetograms, an extensive comparison of the extrapolated field with subsidiary observations is essential to assess the reliability of the reconstructed coronal field.

Migration planétaire : application aux systèmes extrasolaires et solaire

Filippo Pantellini — 2009-01-26T11:04:57Z

Au cours de leur formation dans les disques protoplanétaires, les planètes échangent du moment cinétique avec le gaz du disque. Ainsi, elles peuvent ouvrir un sillon dans le disque, et migrer, généralement vers l'étoile centrale. Après une introduction à ces phénomènes, et une revue des processus impliquant une planète seule, ce séminaire se focalisera sur la migration de plusieurs planètes à fois.

Deux planètes peuvent entrer en résonance au cours de leur migration, ce qui permet d'expliquer les paramètres orbitaux de nombreux systèmes extra-solaires. En particulier, nous avons reproduit le système de GJ 876 au moyen de simulations numériques hydro-dynamiques. Sous certaines conditions, la migration d'une paire de planètes en résonance se produit vers l'extérieur. Le cas des exo-planètes récemment découvertes par imagerie directe à plusieurs dizaines d'AU de leur étoile en est peut-être l'illustration.

Enfin, dans le cas du système solaire, la migration des planètes géantes a été de très faible amplitude. Une résonance entre Jupiter et Saturne l'expliquerait. Une telle configuration s'avère compatible avec le modèle de Nice, dans lequel les planètes géantes atteignent leurs orbites actuelles 600 millions d'années après la dissipation du disque protoplanétaire. Les conséquences de ce modèle sur la structure de la Nébuleuse Solaire de Masse Minimale seront discutées.

Turbulence MHD Hall et vent solaire

Filippo Pantellini — 2008-12-12T17:44:33Z

Le vent solaire est souvent considéré comme un laboratoire astrophysique unique pour l'étude des processus non linéaires dans les plasmas. Dans ce séminaire, je ferai une revue des résultats observationnels et théoriques sur les fluctuations magnétiques à basses (f < 1Hz) et hautes (f > 1 Hz) fréquences. La question principalement soulevée concerne l'origine physique d'une seconde zone inertielle observée à hautes fréquences qui ne peut être associée à des processus relevant de la MHD, comme c'est le cas à basses fréquences. Dans ce contexte, je présenterai de récents résultats théoriques et numériques sur la turbulence MHD Hall et discuterai de l'importance d'inclure l'anisotropie pour interpréter correctement les données spatiales.

Vers un retour à l'interférométrie Hanbury Brown Twiss ?

Filippo Pantellini — 2008-12-12T11:46:30Z

L'interférométrie d'intensité n'a pas été utilisée en astronomie pour plus de quarante ans. La technique ne requiert pas de télescopes de qualité astronomique mais ceux-ci doivent être suffisamment grands pour compenser leur faible sensibilité. Applicable aux longueurs d'onde les plus courtes et pour des lignes de bases pratiquement illimitées, une remise a jour de l'effet Hanbury Brown Twiss en astronomie, tirant avantage de progrès énormes en traitement du signal depuis quarante ans permettrait des observations autrement difficiles. Les projets de grande échelle qui se mettent en place pour l'astronomie gamma de très haute énergie tel CTA en Europe ou AGIS aux Etats Unis sont d'une conception très semblable a ce que pourrait être un interféromètre d'intensité moderne.

Radio détection des gerbes atmosphériques par l'expérience CODALEMA

Filippo Pantellini — 2008-12-12T11:44:40Z

La radio détection des gerbes atmosphérique est un nouvel outil d'observation des rayons cosmiques d'ultra haute énergie (RCUHE). A côté des techniques classiques comme les détecteurs de particules au sol ou les télescopes de fluorescence, la radio détection, dont l'idée fut proposée une première fois dans les années 60, connaît depuis ces dernières années un regain d'intérêt. Ce mode de détection présente en effet des qualités intrinsèques (mesure calorimétrique, acceptance, cycle utile, coût) qui pourrait faire d'elle un instrument particulièrement bien à la problématique des rayons cosmiques d'énergies extrême.
Je commencerai par présenter un bref historique depuis les premiers développements théoriques du temps des pionniers de la radio détection jusqu'aux modèles actuels. Ensuite, je m'attacherai à présenter les développements expérimentaux et les résultats obtenus ces dernières années par les détecteurs LOPES en Allemagne et surtout CODALEMA en France au sujet duquel j'entrerai plus en détail. Enfin, je terminerai avec les prochains objectifs à atteindre pour faire de la radio détection une technique d'observation mûre des RCUHE dans les années à venir.

The role of the magnetic field in the interaction of the solar wind with a magnetospher

Filippo Pantellini — 2008-11-06T21:44:49Z

The Earth's magnetosphere and solar wind environment is a laboratory of excellence for the study of the physics of collisionless magnetized plasmas. Here we will focus on low latitude magnetopause region and discuss the conditions leading to magnetic field reconnection in the presence of large scale Kelvin - Helmholtz vortices. The process generates magnetic islands with typical size of the order of the ion inertial length, much smaller than the MHD scale of the vortices and much larger than the electron inertial length. The process of reconnection and island formation sets up spontaneously, without any need for special boundary conditions or initial conditions, and independently of the initial in-plane magnetic field topology, whether homogeneous or sheared. These results can be of interest for the interpretation of satellite data in many regions of the terrestrial environment such as the magnetosheath or the magnetotail.