Franciso Javier Polanco-Rodriguez a soutenu avec succès sa thèse de doctorat sur les émissions électromagnétiques générées par les sursauts radio solaires de type III

Félicitations à Francisco Javier Polanco-Rodriguez qui a soutenu avec succès sa thèse intitulée "Émissions électromagnétiques à la fréquence du plasma générées par les sursauts radio solaires de type III dans le vent solaire et les plasmas coronaux" 

• Résumé
  • Les sursauts radio solaires de Type III sont produits par des faisceaux d’électrons quasi-relativistes accélérés dans la couronne solaire qui se propagent dans le vent solaire le long de lignes de champ magnétique ouvertes. Ces faisceaux génèrent une turbulence d’ondes de Langmuir/mode Z (dites ondes LZ), converties en rayonnement électromagnétique au voisinage de la fréquence plasma ωₚ et de ses harmoniques au cours d’une suite de processus linéaires et non linéaires appelée “émission plasma”. Malgré plus de 70 ans de recherche, les mécanismes responsables de cette émission dans le vent solaire, plasma faiblement magnétisé et aléatoirement inhomogène, demeurent partiellement incompris.
  • L’émission plasma à la fréquence ωₚ est étudiée dans les conditions physiques des sursauts de Type III, à des distances du Soleil entre 0,05 ua et 1 ua, à l’aide de simulations numériques Particle-In-Cell (PIC) de grandes échelles spatiale et temporelle, d’une modélisation théorique et de l’analyse de données mesurées in situ par le satellite Solar Orbiter. Les simulations PIC bi-dimensionnelles réalisées dans cette thèse permettent pour la première fois d’étudier le système faisceau-plasma dans des conditions incluant à la fois des paramètres physiques réalistes, des échelles électromagnétiques et électrostatiques fortement résolues, la dynamique conjointe des ondes de haute et basse fréquences, ainsi que la présence d’un champ magnétique ambiant et de fluctuations aléatoires de densité. De plus, une nouvelle méthode utilisant des satellites virtuels générés dans les simulations permet l’interprétation plus aisée des observations spatiales.
  • Dans ce cadre, nous montrons en détail comment les principaux processus participant à l’émission électromagnétique à la fréquence plasma sont interconnectés, en interaction et en compétition, et comment ils sont impactés par la magnétisation du plasma. Le champ magnétique ambiant modifie le processus de décomposition électrostatique de la turbulence d’ondes LZ par l’apparition d’une limite à petit nombre d’onde empêchant la condensation de l’énergie des ondes LZ et favorisant l’émission d’ondes électromagnétiques en mode Z au voisinage de ωₚ. Conjointement à la mise en évidence de ce processus de rayonnement par les simulations PIC, nous apportons la première preuve de la décomposition in situ des ondes LZ en ondes Z lors d’un sursaut de Type III observé par Solar Orbiter dans le vent solaire, confirmant nos résultats théoriques.
  • De même, nous montrons que, dans des sources radio magnétisées et aléatoirement inhomogènes, la conversion linéaire de mode à fréquence constante de la turbulence d’ondes LZ en ondes électromagnétiques O, X et Z est le mécanisme le plus rapide et le plus efficace. Le rayonnement en mode Z prédomine, tandis qu’environ 10% de l’énergie émise sous forme d’ondes de mode O peut s’échapper de la source et, dans des conditions spécifiques seulement, de mode X. De plus, nous démontrons que la conversion linéaire de mode (i) est étroitement liée aux rapports de polarisation des paquets d’ondes LZ, offrant un nouvel éclairage sur les propriétés de la turbulence d’ondes LZ, et (ii) joue un rôle crucial dans la stimulation d’interactions non linéaires à trois ondes, de dynamique plus lente.
  • Enfin, la décomposition électromagnétique, i.e. le processus d’interaction non linéaire à trois ondes longtemps considéré comme le mécanisme principal de l’émission plasma à la fréquence ωₚ dans les plasmas homogènes et non magnétisés, a été mise en évidence pour la première fois dans des simulations PIC aux paramètres physiques réalistes, ainsi que sa transition vers le processus de “diffusion non linéaire induite sur les ions thermiques”, lorsque les ondes acoustiques ioniques deviennent amorties. Cette décomposition électromagnétique des ondes LZ est stimulée par leur décomposition électrostatique.
• Date et lieu de soutenance
  • 18 Septembre 2026, 14h00
  • Amphithéâtre Jean-Lascoux, Aile 0, Laboratoires de l’École polytechnique, Palaiseau
• Composition du jury
  • Karine BOCCHIALINI - Professor at Université Paris-Saclay, IAS (Orsay)
  • Thierry DUDOK DE WIT - Professor at Université d'Orléans, LPC2E (Orléans)
  • Pierre HENRI - CNRS Research Scientist, Lagrange (Nice)
  • Francesco CALIFANO - Professor at the Universita de Pisa, Department of Physics (Pisa)
  • Milan MAKSIMOVIC - CNRS Research Director, LIRA (Meudon)
  • Caterina RICONDA - Professor at Sorbonne Université, LULI (Palaiseau)
  • Nicole VILMER - CNRS Research Director, LIRA (Meudon)