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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, 14-15 Mars 2011
Introduction
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
Satellites Galiléens
• 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 100-1000 times more powerful than Earth’s• Jupiter’s magnetotail extends beyond Saturn ‘s orbit
La magnétosphère de tous les extrêmes
Magnétosphères des planètes géantes
Terre Jupiter Saturne
Bm (G) 0.31 4.28 0.22R (km) 6378 71492 60268T (h) 23.93 9.92 10.66RMP 11 Re 90 Rj 20 Rs
Magnétosphères en rotation rapide (pulsar)Mini systèmes solaires (systèmes binaires)Contexte exoplanètes
Bagenal, 2010
Une magnétosphère en rotation rapide
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
Brice and Ioannidis, 1974
Une magnétosphère en rotation rapide
Arridge, 2008
Source de plasma Interne à Jupiter
Activité volcanique à Io (Voyager) 1 ton/sLa densité locale augmente vers l’intérieur du système
Io’s Volcanoes& Geysers
InfraRed
Pilan 5 months apart
Prometheus
Pilan Plume
Pele
Le tore de Io à Jupiter
Cassini UVIS
Interactions multiphases
Gasneutre
Atome Energétique Neutre (ENA)
Particuleénergétique
Échange de charge
Cassini MIMI/INCA
Magnétosphères en rotation rapidePlasma pickupVinj = Vcorotation - Vmoon
Vmoon 10 km/s
Vcorotation 35 km/s
2) Centrifugation du plasma & étirement des lignes de champ
création d’un 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) D’une création locale au voisinage de ses sources à la redistribution globale observée (transport)
SOLAR WINDRotation + Outflow
SolarWind
EARTHSolar Wind Driven Convection
Taken from Fran Bagenal
Un disque magnétisé en rotation
Magnétosphères comparées
Taken from Fran Bagenal
Accélérateur de particules gigantesques
• Trapped relativistic electrons (at energies of 10s of MeV) form Jupiter’s Van Allen beltswithin 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
Emissions aurorales de Saturne
Transfert via courants alignés
MagnetopauseMP
EmissionsPolaires
Hautes latitudes
Oval auroralMoyennes latitudes
Couplage ionosphère/magnétosphère
HST
à l’aide de données/outils astronomiques(Equipe CDPP + MAPSKP Etienne Pallier)
Info ‘globale’, multi-longueur d’ondessur l’activité de la magnétosphère …
Un circuit électrique fermé
(Christophe Peymirat, cas Terrestre)Couplages lunes-magnétosphère
Emissions aurorales de Jupiter
A giant particle accelerator
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
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
Aurora on Ganymede
HST observations of oxygen emissions McGrath (2002)
Trailing Side = Upstream
Leading Side = Downstream
EnergeticParticles
Khurana, 2007
AuroresSur
face
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
