Modélisation du spectre de l'hélium dans les protubérances solaires
Résumé
This thesis deals with the modelling of the helium spectrum in solar quiescent prominences. Prominences are magnetic structures confining a cold, dense plasma in the hot, tenuous surrounding solar corona. Despite its great importance, no theoretical calculations on a large range of the observed helium spectrum in quiescent prominences have been performed out of Local Thermodynamic Equilibrium (LTE) since previous work by Heasley and co-workers (published between 1974 and 1983). This study aims at carrying out new non LTE computations, removing several restrictions that were present in the work of Heasley et al. We get the helium emergent spectrum of a one-dimensional, isothermal and isobaric prominence, considering 34 energy levels in our multi-ion helium model (He I + He II + He III). The present theoretical study shows the different effects of the physical parameters of our models on the main helium level populations, as well as on the emitted intensities. Part of this work has also been devoted to the comparisons with observations taken by the SUMER and CDS spectrometers onboard SoHO, thus leading to a diagnostic of the observed structure. This study deals only with quiescent solar prominences, for isothermal and isobaric models. The non LTE diagnostic tool which is now available brings a considerable improvement for the interpretation of observations. Some perspectives would be to have a better understanding of the helium spectrum formation under different physical conditions, and to apply our diagnostic method to other solar atmosphere structures and to other astrophysical situations.
Cette thèse porte sur la modélisation du spectre de l'hélium dans les protubérances solaires quiescentes. Les protubérances sont des structures magnétiques confinant un plasma froid et dense par rapport au plasma coronal environnant. Malgré sa très grande importance, aucun calcul théorique hors Equilibre Thermodynamique Local (ETL) n'a été mené sur une large gamme du spectre de l'hélium observable dans les protubérances depuis les travaux de Heasley et ses collègues, parus entre 1974 et 1983. Cette étude s'attache donc à effectuer de nouveaux calculs hors ETL, en éliminant de nombreuses restrictions présentes dans les travaux de Heasley et al. On obtient le spectre émergent de l'hélium dans une protubérance à une dimension, isotherme et isobare, pour un modèle d'hélium à 34 niveaux d'énergie (He I + He II + He III). Les études théoriques menées ici montrent les différents effets que peuvent avoir les paramètres physiques de nos modèles sur les populations des principaux niveaux d'énergie de l'hélium ainsi que sur les intensités émises. Une partie du travail est également consacrée à la comparaison avec des observations faites avec les spectromètres SUMER et CDS embarqués à bord de SoHO, ce qui permet un diagnostic de la structure observée. Cette étude a uniquement porté sur les protubérances solaires quiescentes pour des modèles isothermes et isobares. L'outil de diagnostic hors ETL dont nous disposons maintenant constitue un apport considérable pour l'interprétation des observations. Les perspectives seraient d'améliorer notre compréhension de la formation du spectre de l'hélium dans d'autres conditions physiques, et d'appliquer notre méthode de diagnostic à d'autres objets de l'atmosphère solaire et à d'autres situations astrophysiques.