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N. André Institut de Recherche en Astrophysique et en Planétologie, IRAP, Toulouse, France Atelier exploration radio, plasma et UV.

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1 N. André Institut de Recherche en Astrophysique et en Planétologie, IRAP, Toulouse, France Atelier exploration radio, plasma et UV des magnétosphères de Jupiter de de Ganymède Meudon, France, Mars 2011 Introduction

2 La magnétosphère de Jupiter La magnétosphère de tous les extrêmes Un disque magnétisé en rotation Un accélérateur de particules gigantesque Une grande diversité dinteractions Satellites-magnétosphère -Io -Europe -Ganymède -Callisto situés très à lintérieur du système magnétosphérique

3 Satellites Galiléens

4 Jupiter is 11 times the diameter of Earth (1400 times the volume) Jupiters magnetic moment is 20,000 times > than Earths (opposite polarity) Jupiters auroras are about times more powerful than Earths Jupiters magnetotail extends beyond Saturn s orbit La magnétosphère de tous les extrêmes

5 Magnétosphères des planètes géantes Terre Jupiter Saturne B m (G) R (km) T (h) R MP 11 Re90 Rj20 Rs Magnétosphères en rotation rapide (pulsar) Mini systèmes solaires (systèmes binaires) Contexte exoplanètes Bagenal, 2010

6 Une magnétosphère en rotation rapide CONSEQUENCE: Les lunes de Jupiter orbitent très à lintérieur de la magnétosphère, dans les régions dominées par la corotation du plasma autour de Jupiter Brice and Ioannidis, 1974

7 Une magnétosphère en rotation rapide Arridge, 2008

8 Source de plasma Interne à Jupiter Activité volcanique à Io (Voyager)1 ton/s La densité locale augmente vers lintérieur du système

9 Io s Volcanoes & Geysers InfraRed Pilan 5 months apart Prometheus Pilan Plume Pele

10 Le tore de Io à Jupiter Cassini UVIS

11 Interactions multiphases Gas neutre Atome Energétique Neutre (ENA) Particule énergétique Échange de charge Cassini MIMI/INCA

12 Magnétosphères en rotation rapide Plasma pickup V inj = V corotation - V moon V moon 10 km/s V corotation 35 km/s 2) Centrifugation du plasma & étirement des lignes de champ création dun disque mince magnétisé demi-échelle de hauteur (1-2 Rj) 1) Une fois créé, le plasma est piégé par le champ magnétique et entraîné en rotation 3) Dune création locale au voisinage de ses sources à la redistribution globale observée (transport)

13 SOLAR WIND Rotation + Outflow Solar Wind EARTH Solar Wind Driven Convection Taken from Fran Bagenal

14 Un disque magnétisé en rotation

15 Magnétosphères comparées Taken from Fran Bagenal

16 Accélérateur de particules gigantesques Trapped relativistic electrons (at energies of 10s of MeV) form Jupiters Van Allen belts within a few radii of the planet These electrons emit synchrotron radiation at decimetric (10s of cm) radio wavelengths as they spiral around and bounce from north to south along magnetic field lines Jupiter is the only planet that emits synchrotron radiation, although it is often seen elsewhere in the universe Dans la magnétosphère interne

17 Emissions aurorales de Saturne Transfert via courants alignés Magnetopause MP Emissions Polaires Hautes latitudes Oval auroral Moyennes latitudes Couplage ionosphère/magnétosphère HST à laide de données/outils astronomiques (Equipe CDPP + MAPSKP Etienne Pallier) Info globale, multi-longueur dondes sur lactivité de la magnétosphère … Un circuit électrique fermé (Christophe Peymirat, cas Terrestre) Couplages lunes-magnétosphère Emissions aurorales de Jupiter

18 A giant particle accelerator

19 Champ magnétique induit A moon sees a changing magnetic field as Jupiters tilted magnetosphere rotates Electrical currents induced in a electrically conducting layer produce a magnetic perturbation - observed by Galileo Taken from F. Bagenal Observed magnetic field perturbations imply water layers in Callisto and Europa, possibly Ganymede Depth and thickness of water layer not uniquely determined Contexte astrobiologique

20 Aurora on Ganymede HST observations of oxygen emissions McGrath (2002) Trailing Side = Upstream Leading Side = Downstream Energetic Particles Khurana, 2007 Aurores Surface

21 La magnétosphère de Jupiter La magnétosphère de tous les extrêmes Un disque magnétisé en rotation Un accélérateur de particules gigantesque Une grande diversité dinteractions Satellites-magnétosphère -Io -Europe -Ganymède -Callisto situés très à lintérieur du système magnétosphérique


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