Introduction N. André Atelier exploration radio, plasma et UV des

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1 Introduction N. André Atelier exploration radio, plasma et UV des
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

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

3 Satellites Galiléens

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

5 Magnétosphères des planètes géantes
Bagenal, 2010 Terre Jupiter Saturne Bm (G) R (km) T (h) RMP 11 Re 90 Rj 20 Rs Magnétosphères en rotation rapide (pulsar) Mini systèmes solaires (systèmes binaires) Contexte exoplanètes

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

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 l’intérieur du système

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

10 Le tore de Io à Jupiter Cassini UVIS

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

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

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

14 Un disque magnétisé en rotation

15 Magnétosphères comparées
Taken from Fran Bagenal

16 Accélérateur de particules gigantesques
Dans la magnétosphère interne • Trapped relativistic electrons (at energies of 10s of MeV) form Jupiter’s 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

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

18 A giant particle accelerator

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

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

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