Doctorant simulations numériques 3d mhd du soleil entier de la formation des switchbacks induite par des jets coronaux solaires h/f

Mission :
Au cours de ses approches sans précédent du Soleil, la mission Parker Solar Probe (PSP, NASA) a fait la découverte intrigante de déflexions très fréquentes et abruptes du champ magnétique, appelées switchbacks (SB), dans le vent solaire. En raison de leur omniprésence dans l'héliosphère interne et de leur quasi-absence relative à proximité de l'orbite terrestre et au-delà, les SB sont considérés comme un ingrédient clé dans les mécanismes complexes de génération du vent solaire. Les jets solaires, phénomènes très couramment observés dans l'atmosphère solaire et se produisant sur une large gamme d'échelles spatiales et temporelles, sont récemment apparus comme de sérieux candidats aux phénomènes déclencheurs de la formation des SB. L'objectif global de la thèse est de répondre aux questions suivantes :
Les événements de type jets solaires induisent-ils des switchbacks (SB), et dans quelle mesure ?
Quels sont les mécanismes physiques impliqués dans la propagation des jets et la formation des SB ?

Activités :
L'objectif principal du projet de thèse est de développer la prochaine génération de modèles de propagation des jets solaires de la basse atmosphère à l'héliosphère intérieure, et de permettre une comparaison directe avec les données in-situ réelles du vent solaire précoce. Des modèles de jets solaires existent mais sont généralement limités à une petite fraction de la couronne solaire. Le travail de thèse vise à construire une configuration de modèle à l'échelle du Soleil entier. Ces modèles seront développés à l'aide de simulations numériques MHD 3D avec le code ARMS. Pour la première fois, un tel modèle générera de manière auto-cohérente des jets induits dans une configuration topologique magnétique réaliste, incluant des trous coronaux polaires ainsi que des trous équatoriaux. Cette topologie réaliste permettra une étude appropriée de la propagation des jets en relation avec la structure magnétique à grande échelle du Soleil. Les simulations seront ensuite analysées. La dynamique 3D du champ magnétique ainsi que les bilans d'énergie et de forces seront utilisés pour étudier la formation et l'évolution de la propagation de ces jets solaires.

De plus, les signatures de type in-situ seront extraites des simulations et confrontées aux mesures in-situ pour sélectionner les modèles cohérents avec les observations. Le.a doctorant.e utilisera les observations des dernières missions spatiales héliosphériques, telles que Parker Solar Probe, Solar Orbiter, ainsi que la mission récemment lancée PUNCH. Les simulations réalisées dans le cadre de la thèse permettront d'interpréter les données de ces grands projets en héliophysique.
Contexte de travail
Ce doctorat s'inscrit dans le cadre du futur projet JET2SB (début automne 2025) financé par l'Agence Nationale pour la Recherche (ANR). JET2SB rassemble trois équipes françaises de physique solaire aux expertises pleinement complémentaires, utilisant à la fois des observations spatiales et au sol de l'atmosphère solaire, des mesures in-situ de sondes héliosphériques, en synergie avec une modélisation numérique complète de la génération et propagation des jets solaires de l'atmosphère solaire à l'héliosphère intérieure : Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP) ; Laboratoire Franco-Espagnol d'Astrophysique aux Canaries (FSLAC) ; Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace (LPC2E). Durant cette thèse, l'étudiant.e interagira avec des chercheurs de ces trois équipes, ainsi qu'avec un.e autre doctorant.e et deux post-doctorant.e.s également recruté.e.s via JET2SB. Le.a doctorant.e fera donc partie d'un effort de recherche particulièrement dynamique.
Dans le cadre du projet JET2SB, des crédits ont été prévues pour :
- L'acquisition du matériel informatique nécessaires au travail de recherche,
- Le financement de déplacements réguliers entre les différents laboratoires impliqués dans le projet,
- Ainsi que le soutien à la participation du/de la doctorant.e à plusieurs ateliers et conférences internationales pour présenter ses travaux.
Le.la doctorant.e bénéficiera d'un accès privilégié à l'instrument THEMIS, ainsi que du temps machine alloué à l'équipe sur les calculateurs nationaux de haute performance (par exemple Jean Zay @ IDRIS, ADASTRA @ CINES) pour réaliser les simulations numériques.

Le.la doctorant.e sera inscrit.e à l'École Doctorale d'Astrophysique d'Île-de-France (ED127) et devra suivre les procédures obligatoires prévues de suivi de thèse de cette ED.
Contraintes et risques
Dans le cadre de la thèse différentes missions pour des collaborations internationales et participations à des congrès et ateliers de travail sont à prévoir.