Soutenance de thèse de Mehul CHAKRABORTY

Cette thèse présente une nouvelle méthode nommée J-filtering, qui vise, à partir de mesures multi points du champ magnétique, à détecter les structures de courant électrique dans les plasmas spatiaux, à estimer leurs propriétés géométriques et à visualiser leurs distributions spatiales en trois dimensions. La méthode utilise la loi de Maxwell-Ampère pour modéliser des structures de courant candidates et compare le champ magnétique qu’elles créent aux mesures des satellites à l’aide de l’approche par banc de filtres adaptatifs de Capon. Sa mise en œuvre mathématique est adaptée de la technique du k-filtering, et le même cadre général d’estimation est utilisé pour les di!érents modèles de courant. Les applications couvrent di!érentes géométries et échelles de courant, allant des courants à grande échelle aux courants cylindriques gaussiens localisés et aux nappes de courant de Harris. Pour les courants à grande échelle, l’analyse de deux traversées de la magnétopause par Cluster montre un très bon accord avec la technique du curlomètre. Des tests statistiques sur des données synthétiques montrent également que le J-filtering à grande échelle est plus stable que le curlomètre pour des configurations planaires de satellites. Pour les courants cylindriques localisés et les nappes de courant, les tests réalisés en utilisant des courants et champs magnétiques synthétiques montrent que la densité de courant et sa géométrie peuvent être retrouvés si sa taille est raisonnablement estimée. L’étude de la stabilité des directions reconstruites, sur le temps de traversée de la structure à l’intérieur de la configuration satellitaire, et de l’alignement entre les champs magnétiques modélisés et mesurés fournit un diagnostic permettant d’identifier le modèle de courant le plus probable. Cette thèse étend ainsi l’estimation des courants à partir du champ magnétique au-delà du régime de grande échelle du curlomètre, tout en conservant une dépendance explicite à la structure de courant supposée et à son échantillonnage. Elle fournit une base pour détecter, distinguer et visualiser les courants localisés à l’aide des missions multipoints actuelles et futures. La méthode peut être employée sur toutes les missions multipoint actuelles (MMS, CLUSTER) et à venir (HelioSwarm, Plasma Observatory).