Soutenance de thèse de COLLET Brieuc
Titre de thèse
Comprendre la microphysique des émissions radio aurorales de Jupiter avec Juno
Understanding the microphysics of Jovian auroral radio emissions with Juno
Résumé de la thèse
Jupiter est la source d'émissions radio aurorales la plus intense du Système Solaire. Ces émissions sont émises perpendiculairement au champ magnétique dans un cône creux à une fréquence proche de la fréquence cyclotron locale.
Ces émissions ont depuis été observées et caractérisées par des mesures depuis le sol et l'espace et sont maintenant divisées en 4 catégories: les émissions décamétriques (DAM) dont on distingue celles induites par les lunes galiléennes (Moon-DAM), hectométriques (HOM), kilométriques à large bande (bKOM). Elles sont produites dans les régions polaires de la magnétosphère de Jupiter, qui constitue un laboratoire naturel d'une taille et d'une complexité remarquables. Ces émissions sont générées par une instabilité onde-plasma: l'Instabilité Maser Cyclotron (CMI). Elle requiert un plasma dépleté et magnétisé ainsi qu'une inversion de population électronique.
Cette thèse a pour but de confirmer la CMI en tant que mécanisme de génération pour les émissions radio aurorales joviennes.
Pour cela, j'utilise les mesures in situ radio, plasma et magnétiques de Juno le premier orbiteur polaire à traverser les régions aurorales de Jupiter.
À partir de spectres radio, j'ai établi un catalogue des traversées candidates de sources radio ensuite confirmées par une analyse du taux de croissance à partir des mesures d'électrons par Juno et d'une nouvelle expression de ce taux.
J'ai pu montrer que les sources HOM et DAM sont principalement générées par des EDF présentant un cône de perte, et dans une moindre mesure par des EDF de type conique et de type coquille identifiées pour la première fois en tant que sources d'énergie à Jupiter.
Les sources bKOM sont produites par des coniques et des coquilles et peuvent être localisées dans des cavités.
Ces résultats confirment l'universalité du CMI pour la génération d'émissions radio aurorales et pourraient être appliqués à d'autres planètes magnétisés.
Thesis resume
Jupiter is the most intense source of auroral radio emissions in the Solar System. These emissions are emitted perpendicular to the magnetic field in a hollow cone at a frequency close to the cyclotron frequency.
These emissions have since been observed and characterized by ground- and space-based observations and are now divided into four categories: the decametric emissions (DAM), including those induced by the Galilean moons (Moon-DAM), the hectometric emissions (HOM), and the broadband kilometer emissions (bKOM). They are produced in the polar regions of Jupiter's magnetosphere, a unique laboratory due to its size and internal processes. These emissions are generated by a wave-plasma instability: the Cyclotron Maser Instability (CMI). It requires a depleted and magnetized plasma and an electronic population inversion.
The aim of this thesis is to confirm CMI as the generation mechanism for Jovian auroral radio emissions.
To do this, I use in situ radio, plasma, and magnetic measurements from Juno, the first polar orbiter to cross Jupiter's auroral regions.
From radio spectra, I have compiled a catalog of candidate radio source crossings, which were then confirmed by a growth rate analysis based on Juno's electron measurements and a new expression of the growth rate.
I found that HOM and DAM sources were generated mainly by EDF with a loss cone, and marginally by conics, and shells which I identified for the first time at Jupiter.
The bKOM sources were produced by conics and shells, and could be located in cavities.
These results confirm the universality of CMI for the generation of auroral radio emissions and could be applied to other magnetized planets.