Mon activité de recherche a permis une meilleure compréhension des propriétés à grande échelle et de l’évolution temporelle du vent solaire, de son origine jusqu’à ses interactions avec les petits corps et les poussières du système solaire.

Dans le cadre de mes travaux sur les propriétés cinétiques de la couronne et du vent solaire, j’ai travaillé sur l’interprétation des mesures des électrons et des ions majoritaires (protons et particules alpha) du vent solaire. Dans Le Chat et al. (Solar Phys., 2011), j’ai utilisé la technique de spectroscopie du bruit quasi-thermique, dont les nouveaux développements ont été publiés dans Le Chat et al. (Physics of Plasmas, 2009), afin de déterminer avec une précision inégalée les propriétés des électrons dans le vent solaire observé en dehors du plan de l’écliptique par la mission Ulysse. Mes résultats marquent une avancée significative par rapport aux études précédentes. En effet, ces mesures uniques de l’évolution avec la distance au Soleil de la température des électrons et de leurs propriétés supra-thermiques ont des implications fondamentales pour la compréhension des mécanismes de chauffage prenant place dans le vent solaire. Ces résultats ont également eu des répercussions dans la conception des instruments plasmas et radio des futures missions Solar Orbiter et Solar Probe Plus. Plus récemment, dans Le Chat et al., (Solar Physics, 2012), j’ai étudié le flux d’énergie du vent solaire observé par les sondes Helios, Ulysses et Wind. Bien que ce flux d’énergie soit mesuré pour des périodes de temps diverses, et dans des plasmas du vent solaire provenant de régions d’origines très différentes de la surface et couronne solaire, mon étude montre de façon inattendue la constance du flux d’énergie dans le temps. Le caractère universel de cette grandeur est à l’étude puisque une valeur de flux similaire est également observée dans d’autres vents stellaires (Le Chat et al., CSSSS 15, 2009). Enfin, j’ai fournit les premières comparaisons entre des observations de la rotation Faraday coronale et des modèles magnétohydrodynamiques (MHD) de l’héliosphère. Dans la rotation Faraday, une onde électromagnétique linéairement polarisée se propageant dans un plasma magnétisé subit une rotation de son plan de polarisation. Des travaux précédents ont montré que la rotation Faraday produite par la couronne solaire peut être observée en suivant des galaxies radio alors qu’elles passent derrière le Soleil, mais ces observations n’avaient jamais été utilisées pour tester la validité d’un modèle MHD. Dans Le Chat et al. (ApJ, 2014), j’ai présenté les résultats de cette comparaison, montrant entre autres l’évolution temporelle importante et inattendue de la rotation Faraday en minimum d’activité solaire, et ainsi le besoin d’utiliser des mesures du champ magnétique photosphérique contemporain dans les modèles. Mon étude a également montré que les variations temporelles des propriétés du vent solaire observées lors du derniers minimum d’activité solaire (Issautier, Le Chat, et al., GRL, 2008) sont également présentes dans les mesures de la rotation Faraday de la couronne entre 5 et 20 rayons solaires, démontrant ainsi que ces variations ont une région d’origine très près de la surface solaire.

Sur la problématique des poussières interplanétaires et de leur détection, il a été montré que des antennes électriques embarquées sur des satellites ont la capacité de caractériser les particules de poussière dans le système solaire, en mesurant le plasma en expansion créé par l’impact à grande vitesse des grains de poussière sur le satellite (Pantellini et al., SW13, 2013). Cette capacité des instruments radio est à l’origine de la découverte, au sein du pôle « plasmas » du LESIA, de nanoparticules de poussières à une unité astronomique provenant du système solaire interne et accéléré par le vent solaire et le champ magnétique interplanétaire. Cette découverte représente un tournant fondamental dans l’étude des poussières interplanétaires, et des équipes internationales de plus en plus nombreuses commencent des projets à ce propos. L’un des objectifs principaux de mon postdoctorat au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics était l’analyse de la variabilité et la réponse fréquentielle des impacts des poussières interplanétaires observés par les deux sondes STEREO. Les résultats de ce travail ont été publiés dans Le Chat et al. (Solar Phys., 2013). Les travaux précédents utilisaient de courts échantillons des formes d’ondes du champ électrique, qui pour des raisons de télémétrie ne sont envoyés au sol qu’occasionnellement lorsqu’un phénomène transitoire est détecté automatiquement (Zaslavsky et al., JGR, 2012). Même si les formes d’ondes apportent de nombreuses informations sur les impacts de poussières individuellement, la détection automatique et le nombre limité d’événements envoyés créent un biais observationnel. Dans Le Chat et al. (Solar Phys., 2013), j’ai montré que la puissance spectrale du champ électrique, une grandeur physique envoyée continuellement à la Terre, peut également être utilisée pour caractériser les propriétés des poussières. J’ai ainsi appliqué cet algorithme aux données du récepteur radio à bord des sondes STEREO, permettant une étude statistique rigoureuse des propriétés des nanoparticules de poussières. Mes résultats sont en accord avec les autres techniques, mais offrent une résolution et une couverture temporelle significativement meilleures tout en utilisant un modèle nécessitant moins d’hypothèse que les travaux précédents. Plus récemment, en appliquant mon algorithme sur l’ensemble des données de STEREO, j’ai pu mettre en évidence l’interaction des nuages magnétiques sur les nano-poussières interplanétaires mesurées à 1 UA, ainsi que la modulation du flux de ces poussières produite par Mercure et Vénus. Ces résultats uniques et novateurs ont été publier récemment dans Solar Physics (2015).