LESIA - Observatoire de Paris

Causes and Consequences of nanodust in the interplanetary medium

Filippo Pantellini — 2011-05-05T11:55:05Z

Fluxes of nanometric dust have been recently discovered near Earth's orbit with electric field measurements onboard the STEREO space mission. The new measurements can be explained with nanodust that is accelerated in the solar wind after being formed during collisions of larger dust particles in the inner solar system. The momentum flux of the nanodust is small compared to that carried by the solar wind and the total cross-sectional area in a given volume in space of the nanodust population is smaller than that of the larger constituents of the interplanetary dust cloud. Hence the contribution of nanodust to the currently known dust interactions with the solar wind is small. The total mass flux observed in the nanodust is a small fraction of the mass that is destroyed by mutual collisions inside 1 AU, but the values are possibly beyond the fluxes that we calculate with dust collision and fragmentation models. The models have large uncertainties and it is quite possible that the nanodust does not form by direct fragmentation of the larger dust, but from a molten or processed phase of the dust material. Measuring the mass distribution of the nanodust in the interplanetary medium will give new insights in the fragmentation process and would allow re-considering the fragmentation models that are also applied in studies of dust evolution in the interstellar medium.

Voyage dans la région source des émissions radio aurorales de Saturne

Filippo Pantellini — 2010-11-29T15:20:04Z

Durant les 4 dernières décennies, des observations à distance ont permis d'identifier des émissions radio intenses non-thermiques originaires des régions aurorales des planètes magnétisées du système solaire (la Terre et les planètes géantes). Cependant, seule la région source de l'émission radio aurorale terrestre (AKR pour Auroral Kilometric Radiation) a pu être étudiée in situ grâce à de nombreuses observations spatiales (ISIS 1, Viking, Fast, Freja). Ces mesures ont permis de caractériser en détail les conditions et le mécanisme d'émission de ce rayonnement radio, généré au dessus de l'atmosphère par résonance cyclotron avec des e- auroraux accélérés ( keV) circulant le long de lignes de champ magnétiques de haute latitude. Fin 2008, la mission Cassini traversait pour la première fois la région aurorale où le rayonnement kilométrique équivalent de Saturne (SKR pour Saturn Kilometric Radiation, découvert par Voyager en 1980) prend naissance. En tirant partie des observations in situ simultanées fournies par divers instruments à bord (radio, magnétomètre, particules), j'ai pu caractériser le plasma auroral et les propriétés de l'onde dans la région source, permettant de tester son mécanisme d'émission (supposé similaire à celui de l'AKR) et contraindre sa source d'énergie libre. Par ailleurs, les antennes radio détectant à la fois des émissions locales et distantes, j'ai pu décrire et quantifier l'évolution des propriétés de l'onde au cours de leur propagation dans un plasma magnétisé (polarisation, diagramme d'émission apparent).

2D multi-thread modeling of prominence fine structures - models and recent results.

Filippo Pantellini — 2010-11-24T09:13:42Z

The modeling of quiescent prominences provides us with a useful tool for understanding of these complex and beautiful solar features. We employ a state-of-the-art 2D multi-thread models to describe the prominence fine structures in the form of vertical 2D threads suspended in a dipped horizontal magnetic field in a magneto-hydrostatic equilibrium. The temperature structure of these threads includes the prominence-corona transition region. We consistently solve the 2D non-LTE radiative transfer within threads to obtain the synthetic hydrogen spectra which we compare with observations. In this seminar I will briefly outline the properties of the 2D multi-thread models and present our recent results. Those include the analyses of the effect of the magnetic field orientation with respect to the LOS on the shape of the hydrogen Lyman lines, study of the Lyman line asymmetries, and statistical analyses of two observed quiescent prominences.

Co-authors: P. Heinzel, U. Anzer, B. Schmieder, P. Schwartz

Le survol de (21) Lutetia par Rosetta

Filippo Pantellini — 2010-11-10T16:10:12Z

Le 10 Juillet 2010 la sonde Rosetta de l'ESA a effectué le survol de l'astéroïde (21) Lutetia. Les résultats recueillis par les instruments embarqués OSiRIS (système d'imagerie), VIRTIS spectromètre V et IR), RSS (Radio science), MIRO (microwaves instrument) seront présentés et discutés par les chercheurs du LESIA qui sont engagés dans les différentes équipes en tant que co-investgateurs ou interdisciplinary scientist.

Première détection claire des oscillations globales de Jupiter

Filippo Pantellini — 2010-11-04T17:06:27Z

La connaissance de la structure interne de Jupiter apporterait de fortes contraintes sur la formation du système solaire. La mesure de la masse de son noyau et de sa composition globale indiqueraient si la planète s'est formée par accrétion ou instabilité gravitationnelle. Aujourd'hui, la structure interne de Jupiter est mal contrainte et la sismologie, qui consiste en l'identification de ses modes acoustiques propres, est la seule manière de mesurer profondément le profil de densité. La sismologie de Jupiter fut considérée à partir des années 1970, et jusqu'à maintenant, les différentes tentatives ont, au mieux, conduit à des résultats ambigus. Dans ce séminaire, je présenterai la détection des modes d'oscillation propres de Jupiter à partir de mesures de vitesse radiales, qui ont été effectuées avec le tachymètre de Fourier SYMPA (Observatoire de la Côte d'Azur). Les paramètres sismiques globaux ont été mesurés, à savoir la fréquence d'amplitude maximale à 1213±32 µHz, la grande séparation moyenne à 155.2±2.1 µHz et l'amplitude maximale des modes à 49 (-10/+8) cm s-1. L'estimation de la grande séparation moyenne est cohérente avec les modèles actuels de Jupiter, qui présentent un noyau de plusieurs masses terrestres. Ces résultats mettent un terme au débat sur la détectabilité des oscillations de Jupiter et ouvre la voie à la contrainte de la structure interne des planètes géantes du système solaire.

Étude de la formation des disques circumstellaires autour des étoiles Be avec l'instrument VEGA/CHARA

Filippo Pantellini — 2010-10-25T08:09:54Z

Les étoiles Be sont des rotateurs rapide de la séquence principale de type spectral B et présentant ou ayant présenté par le passé des raies de la série de Balmer en émission (appelé communément "Phénomène Be"). Il est généralement admis que ces raies d'émission proviennent d'un environnement circumstellaire constitué essentiellement d'hydrogène éjecté par l'étoile. Cependant, l'origine de la formation de ces environnements autour des étoiles Be reste un problème fondamental non résolu. Durant ce séminaire, je présenterai les mécanismes connus à ce jour pouvant être responsables de la formation de ces environnements et je tenterai d'apporter des contraintes sur ces possibles mécanismes grâce à l'étude de la géométrie et de la cinématique de leurs environnements circumstellaires.

Seminaire PHASE / LESIA : Imagerie directe d'exo-planètes : coronographie et contrôle de front d'onde

Filippo Pantellini — 2010-10-11T10:33:36Z

La détection directe d'exo planètes depuis la terre ou l'espace nécessite une considérable suppression cohérente de la lumière de l'étoile. Dans une première partie je présenterai ensuite des résultats obtenus au Princeton High Contrast Laboratory, axés sur l'optique adaptative spatiale mais généralisable au sol, prouvant la faisabilité du contrôle simultané d'amplitude et de phase en utilisant deux miroirs déformables en série. Je montrerai ensuite comment les modèles développés dans le cadre, cette expérience peuvent être utilisés afin d'affiner notre compréhension du coronographe PIAA, et en particulier ouvrent la possibilités d'implémenter un tel système a l'aide de miroirs déformables. La seconde partie se focalisera sur des résultats expérimentaux récents obtenus outre-atlantique dans le domaine de la mesure de front d'onde, et l'extinction dynamique de « speckles » via des miroirs déformables. Je présenterai tout d'abord les tout derniers résultats du banc d'essai de l'interféromètre de calibration du Gemini Planet Imager, ou des mesures de phase avec 5 nm de précision ont été réalisées. Une telle mesure, découplée du détecteur scientifique, permettra une fois sur le télescope de corriger les erreurs de front d'onde non communes dont les constantes de temps sont plus courtes que les poses scientifiques, et donc d'affiner le contraste des observations depuis le sol.

The Ancient Egyptian Civilization: Maximum and Minimum in Coincidence With Solar Activity

Filippo Pantellini — 2010-10-07T07:49:19Z

It is proved from the last 22 years observations of the total solar irradiance (TSI) from space by artificial satellites, that TSI shows negative correlation with the solar activity (sunspots, flares, and 10.7cm Radio emissions) from day to day, but shows positive correlations with the same activity from year to year (on the base of the annual average for each of them). Also, the solar constant, which estimated from ground stations for beam solar radiations observations during the 20th century indicate coincidence with the phases of the 11- year cycles.

It is known from sunspot observations (250 years) , and from C14 analysis, that there are another long-term cycles for the solar activity larger than 11-year cycle. The variability of the total solar irradiance affecting on the climate, and the Nile flooding, where there is a periodicities in the Nile flooding similar to that of solar activity, from the analysis of about 1300 years of the Nile level observations at Cairo. The secular variations of the Nile levels, regularly measured from the 7th to 15th century A.D., clearly correlate with the solar variations, which suggests evidence for solar influence on the climatic changes in the East African tropics.

The civilization of the ancient Egyptian was highly correlated with the Nile flooding , where the river Nile was and still is, the source of the life in the Valley and Delta inside high dry desert area.

The study depends on long-time historical data for Carbon 14 (more than five thousand years), and chronical scanning for all the elements of the ancient Egyptian civilization starting from the first dynasty to the twenty sixth dynasty. The result shows coincidence between the ancient Egyptian civilization and solar activity. For example, the period of pyramids building, which is one of the Brilliant periods, is corresponding to maximum solar activity, where the periods of occupation of Egypt by Foreign Peoples corresponding to minimum solar activity. The decline of the Kingdoms in ancient Egypt and occurrence of the intermediate periods are generally explained by very low Nile floods and prolonged droughts followed by severe famines and the destruction of the political structure. The study clarifies the role of solar activity on the climatic change, and the humankind history.

Utilisation of Electromagnetic Angular Momentum in Radio Studies of Space (parts 1/4 and 2/4)

Filippo Pantellini — 2010-10-05T08:48:34Z

Two 45 minute seminars separated by a coffee break will be presented on this day. Two more seminars will be presented on Friday.

Most of the information we obtain about the Universe is extracted from the electromagnetic radiation from space that reaches our telescopes and other sensor systems on Earth and on board spacecraft orbiting Earth.

Up till now, virtually all radiation from Nature has been analyzed only with respect to its intensity, spectral content, direction of arrival, and polarization. While polarization is a manifestation of the physical fact that electromagnetic radiation does not only carry linear momentum but also angular momentum, polarization measurements alone do not provide an exhaustive characterization of the total angular momentum state of electromagnetic radiation. Already in the early 1900s it was shown theoretically that collimated beams can carry angular momentum. In the 1930s and 1940s, elegant Einstein-de Haas type experiments for photons carried out by Beth in optics and by Carrara in radio showed that angular momentum can be transferred from electromagnetic beams to mechanical bodies. In the years that followed, very high angular momentum states of nuclei were discovered via their photon decays. Still, it was not until the 1990s that laser beams and microwave radio beams carrying both spin angular momentum (polarization) and orbital angular momentum (OAM) could be readily generated, controlled, and detected. Soon thereafter it was experimentally proved that individual photons can be endowed with OAM and be entangled in these states, showing that electromagnetic radiation can be characterized, analyzed, and utilized more fully than what was commonly known at the time. Recently the possibility of using the OAM degrees of freedom of light and radio in astrophysics and space physics has come to the fore.

It is namely reasonable to assume that electromagnetic OAM is radiated by some astrophysical sources or is imparted upon radiation through interaction with plasma in space, at least under certain conditions. The characterization of the OAM of light or radio beams intercepted by telescopes on Earth or in space can provide new and crucial information about the physical processes involved. Following this assumption, many authors have proposed studies with new instruments to detect and manipulate the electromagnetic OAM, henceforth referred to as POAM (photon orbital angular momentum) and also performed new experiments at the telescope. This represents a single face of a more complex evolution occurring now in astronomy. As described by Harwit, POAM permits new types of measurements and paves the way for the utilization of topological and more generic degrees of freedom in astronomy and space sciences.

These seminars describe and discuss some of these new opportunities, from theoretical foundations to applications of POAM in space physics.

Utilisation of Electromagnetic Angular Momentum in Radio Studies of Space (parts 3/4 and 4/4)

Filippo Pantellini — 2010-10-05T08:45:38Z

Two 45 minute seminars separated by a coffee break will be presented on this day.

These seminars describe and discuss some of these new opportunities, from theoretical foundations to applications of POAM in space physics.