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AbstractAbstract
[en] Long-period EUV intensity pulsations (periods from 3 to 16 hours) have been found recently to be very common in the solar corona and especially in coronal loops. The heating mechanism(s) of solar coronal loops that generate million-degree plasma and maintain it confined at this temperature remain unknown. These intensity pulsations (extreme ultraviolet) provide new constraints for loops models and thus to better understand coronal loops dynamics and heating. The central topic of this thesis is to explore the possible physical explanations for this phenomenon. First, I used a detection code, initially developed for SoHO/EIT images, on the SDO/AIA archive. I detected thousands of events in the six years of data, half of them corresponding to active regions and about the half of whom are identified as corresponding to coronal loops. I selected three cases of long-period intensity pulsation events in loops, with a clear detection signal and allowing to scan different periods. Second, using the six coronal channels of AIA, I made a detailed study of the thermal structure of these loops. I used both differential emission measure (DEM) reconstructions and an analysis of the time-lags between the intensities in the six channels. The temperature and the density are found to be periodic with a time delay between these two physical parameters of the plasma. This behavior is characteristic of evaporation and condensation cycles of the plasma and it allowed me to connect these intensity pulsations to thermal non-equilibrium (TNE), a well-known phenomenon in numerical simulations and for structures such as prominences and coronal rain. Moreover, an analysis based only on the shape of power spectra allowed to confirm this conclusion. TNE happens when the heating is highly-stratified (mainly concentrated at low altitudes) and quasi-constant. Unambiguous identification of TNE in coronal loops has thus important implications for understanding coronal heating. Third, I aimed at reproducing the observed intensity pulsations by simulations and at determining the intrinsic properties of coronal loops that favor these particular cycles of evolution. I made extrapolations of the magnetic field for the three regions studied to determine the loops geometry. These geometries have been then used as inputs for 1D hydrodynamic simulations. I conducted a parameter space study that revealed that the TNE cycles occurrence is sensitive to a combination of the loop geometry and heating parameters (asymmetry and heating power). This allows me to explain why these pulsations are encountered in some loops but not in all. I studied one simulation in particular, matching the observed characteristics of the plasma evolution. I derived the corresponding AIA synthetic intensities which reproduced the main characteristics of the observed pulsations. This model allows me to explain the observed pulsations as evaporation and condensation cycles. (author)
[fr]
Il a ete decouvert recemment que les pulsations d'intensite de longue periode (entre 3 et 16 heures) sont tres repandues dans la couronne solaire et en particulier dans les boucles coronales. Les processus de chauffage des boucles coronales, qui permettent de porter le plasma a des temperatures de l'ordre du million de degres et de le maintenir confine a ces temperatures, restent mal compris. Ces pulsations dans l'extreme ultraviolet amenent de nouvelles contraintes observationnelles pour les modeles de boucles coronales et par consequent pour mieux comprendre leur dynamique et leur chauffage. Le theme central de cette these est l'exploration des origines physiques possibles pour ce phenomene. J'ai dans un premier temps utilise un code de detection, initialement developpe pour les donnees de l'imageur SoHO/EIT, sur l'archive de l'instrument SDO/AIA. J'ai pu detecter des milliers d'evenements sur six ans de donnees, la moitie d'entre eux se concentrant dans des regions actives et environ la moitie encore de ces evenements pouvant etre clairement identifies dans des boucles. Parmi ces milliers d'evenements, j'ai selectionne trois cas associes a des boucles, avec un signal de detection fort et permettant d'explorer une large gamme de periodes. Grace a l'utilisation des six bandes coronales d'AIA, j'ai pu dans un deuxieme temps realiser une analyse de la structure thermique de ces boucles via la reconstruction de la mesure d'emission differentielle (DEM, pour Differential Emission Measure) et l'etude des decalages temporels entre les intensites des six bandes. La temperature et la densite du plasma reconstruites evoluent de facon periodique avec un retard temporel entre ces deux quantites. Ce comportement, caracteristique de cycles d'evaporation et de condensation du plasma, m'a permis de rapprocher ces pulsations d'intensite a un phenomene bien connu dans les simulations numeriques et pour des structures comme les protuberances et la pluie coronale: l'absence d'equilibre thermique ou thermal non-equilibrium (TNE). Une analyse des caracteristiques des spectres de puissances observes a permis par ailleurs de confirmer cette conclusion. Le TNE intervient lorsque le chauffage dans les boucles est stratifie en altitude, avec un chauffage plus important a basse altitude et lorsque le chauffage est quasi-constant. L'identification non ambigüe du TNE dans les boucles a donc des implications tres importantes pour la comprehension du chauffage des boucles. Dans un troisieme temps, je me suis attachee a reproduire ces pulsations d'intensite par la simulation et a determiner les proprietes intrinseques des boucles qui favorisent l'apparition de ces cycles d'evolution dans certaines boucles. J'ai notamment utilise des extrapolations du champ magnetique des trois regions etudiees en detail avec AIA, pour etudier la geometrie de boucles. Ces geometries ont ensuite ete utilisees en entree du code de simulation hydrodynamique 1D. J'ai alors balaye l'espace des parametres des fonctions de chauffage utilisees et pu determiner que les conditions d'apparition de cycles de TNE proviennent d'une combinaison de la geometrie de la boucle et des parametres du chauffage (asymetrie et puissance). Ce qui explique que certaines boucles presentent des pulsations d'intensite et d'autres non. J'ai de plus etudie une simulation en particulier, dont les parametres physiques du plasma sont proches de ceux observes pour un cas etudie avec AIA. Les intensites EUV alors simulees reproduisent bien celles observees. Le modele etudie permet d'expliquer les pulsations observees en terme de cycles d'evaporation et de condensation. (auteur)Original Title
Pulsations d'intensite de longue periode: signature de la stratification et de la frequence du chauffage dans les boucles coronales solaires
Primary Subject
Secondary Subject
Source
29 Sep 2016; 229 p; 181 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de l'Universite Paris-Saclay, Specialite: Physique des plasmas
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
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INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue