Description du projet MANTIS
Lors des éruptions solaires, des particules peuvent être accélérées à hautes énergie. Les études visant à comprendre l’accélération et l’échappement des particules énergétiques solaires exploitent essentiellement les observations de télédétections et les mesures in-situ de particules à la Terre. Ces diagnostics reposent sur l’analyse des signatures radiatives produites loin du site d’accélération et d’injection, fournissant ainsi une information partielle. Ils ne permettent donc pas de caractériser les mécanismes physiques d’accélération et les conditions d’échappement de ces particules énergétiques. A partir des modèles MHD en 3D il est possible de définir la dynamique des éruptions solaires à grandes échelles. Les quelques études portant sur les relations entre la dynamique des éruptions et l’accélération/injection des particules énergétiques montrent à quel point la dynamique globale des éruptions apporte des contraintes sur les sites et mécanismes d’accélération ainsi que les canaux d’échappement des particules énergétiques.
Afin de dépasser les limites actuelles de notre compréhension de ces événements énergétiques, le projet MANTIS propose une approche originale et multidisciplinaire pour développer les couplages entre études observationnelle et modélisatrice afin d’établir une vision intégrée des événements à particules. Ce projet consiste à 1/ développer des modèles multi-échelles en couplant un code cinétique à un code MHD 3D de pointe pour caractériser les propriétés physiques de l’accélération (e.g. distribution en énergie, anisotropie) et l’injection (e.g., distribution spatiale et temporelle) des particules accélérées ; 2/ calculer, caractériser et quantifier les signatures radiatives produites par ces particules énergétiques mais distantes des sites d’accélération et d’injection, pour les modèle multi-échelles développés en 1/; et 3/ confronter les signatures radiatives obtenues pour les modèles (1/ & 2/) aux observations d’éruptions solaires afin d’établir une validation observationnelle des modèles ainsi que des contraintes pour les améliorer.Mission
L’ingénieur·e de recherche recruté·e sur ce projet sera responsable du développement du code cinétique et de son couplage dynamique avec le code MHD 3D existant (ARMS, DeVore 1991). Le code ARMS fonctionne avec une méthode de Flux-corrected transport sur un maillage adaptatif dynamique. Il est entièrement codé en Fortran et en C. Le couplage du code cinétique avec le code ARMS nécessitera des échanges réguliers avec l’équipe américaine qui a développé le code.
Deux approches pour le couplage seront à développer pour répondre aux besoins du projet. Le premier couplage sera réalisé en post-processing pour l’étude de l’injection des particules. La trajectoire des particules sera calculée dans un environnement MHD venant des sorties du code MHD et évoluant dans le temps. Le second couplage nécessitera de calculer la cinétique des particules en parallèle de la solution MHD dans les régions spécifiques d’accélération des particules, définies par le maillage adaptatif. Le code ARMS fonctionne à l’IDRIS sur la machine Jean-Zay.
Afin de pouvoir exploiter et analyser les résultats des simulations obtenues avec le code multi-échelle, il sera également nécessaire de développer les logiciels de visualisation en collaboration avec les scientifiques du projet.
