raies coronales
7.3 Impossibilit´ e de conclure directement ` a partir de courbes T = f (q/m)T = f (q/m)
Si on trace la courbe v2 = f (1/m), (Fig. 7.6), on remarque, comme Moran (2003) (cf. Sec. 4.4.1 (hypoth`ese isotherme), et Eq. 4.8), que les ions de mˆeme masse mais de charge dif-f´erente n’ont pas la mˆeme temp´erature (du moins si l’on suppose qu’ils ont la mˆeme vitesse non-thermique). Les barres d’erreur empˆechent n´eanmoins d’ˆetre vraiment cat´egorique.
156Chapitre 7. A la recherche de signatures de chauffage pr´ef´erentiel `a l’aide des raies coronales
Fig. 7.1: Jeu de donn´ees 3 : variations spatio-temporelles de raies coronales. De haut en bas, ´evolution temporelle (axe des abscisses, sur une heure) de l’amplitude maximale, du centre, et de la largeur des raies du Mg x (colonne de gauche) et de l’O vi (colonne de droite, observ´e juste apr`es le Mg x), pour toute la hauteur de la fente (120′′, moyenne glissante sur 10 pixels). Les amplitudes maximales du Mg x varient entre 130 et 250 coups, celles de l’O vi entre 237 et 482 coups (voir Fig. 7.3 et 7.4 pour des variations plus quantitatives).
7.3. Impossibilit´e de conclure directement `a partir de courbes T = f (q/m) 157
Fig. 7.2: Distorsion verticale du d´etecteur A (moyenne du centre des raies du jeu de don-n´ees 3 sur chaque ligne).
158Chapitre 7. A la recherche de signatures de chauffage pr´ef´erentiel `a l’aide des raies coronales
Fig. 7.3: S´equence temporelle extraite de la figure 7.1 pour l’O vi, typique de cet ´echantillon de donn´ees.
7.3. Impossibilit´e de conclure directement `a partir de courbes T = f (q/m) 159
Fig. 7.4: S´equence temporelle extraite de la figure 7.1 pour l’O vi, dans la partie montrant de fortes fluctuations (´ev´enement se produisant dans des boucles ?).
160Chapitre 7. A la recherche de signatures de chauffage pr´ef´erentiel `a l’aide des raies coronales
Fig. 7.5: Comparaison de la variation avec l’altitude de l’amplitude maximum et de la largeur des raies du Mg x dans les jeux de donn´ees 1,2, 5 et 6 (de gauche `a droite puis de haut en bas), au dessus des pˆoles solaires. La lumi`ere diffus´ee instrumentale n’a pas encore ´et´e corrig´ee.
7.3. Impossibilit´e de conclure directement `a partir de courbes T = f (q/m) 161
Fig. 7.6: Courbe v2 = f (1/m) (v est la largeur interpr´et´ee uniquement en terme de vitesse (thermique + non-thermique), cf. Eq. 4.8), pour le jeu de donn´ees 1, `a 57′′ au dessus du limbe. Les ions ne s’alignent pas vraiment sur une droite, ce qui implique que l’hypoth`ese d’une temp´erature et d’une vitesse non-thermique commune n’est pas v´erifi´ee.
Si on trace la courbe T = f (q/m), pour mettre en ´evidence des diff´erences de temp´eratures d’origine cyclotronique ionique, on constate que les ´ecarts de temp´erature entre ions de diff´erents q/m d´ependent fortement de la valeur suppos´ee pour ξ (Fig. 7.7). Conclure `a du chauffage pr´ef´erentiel ne repose que sur quelques points. Cela est principalement dˆu `a la forte d´ependance entre les valeurs de q/m et m (Fig. 7.8). De fait, les ions les plus susceptibles d’ˆetre chauff´es sont aussi ceux pour lesquels la temp´erature, d´eduite de la largeur de raie, est tr`es sensible `a la valeur de ξ. En fait, on a beau multiplier le nombre d’esp`eces ioniques observ´ees, si on permet `a chaque esp`ece d’avoir une temp´erature diff´erente (du fait d’un chauffage pr´ef´erentiel), il reste toujours une inconnue suppl´ementaire, la vitesse non-thermique ξ, par rapport au nombre d’informations dont on dispose (les largeurs de raies).
J’ai tent´e de diminuer le nombre d’inconnues, pour contraindre la valeur de ξ, en partant de l’observation des courbes de temp´eratures comme celles de la figure 7.7 : quelle que soit la valeur pos´ee pour ξ, les esp`eces ayant un grand q/m tendent vers la mˆeme temp´erature (ce qui apparaˆıt logique en pr´esence de chauffage pr´ef´erentiel des esp`eces ayant un petit q/m). On peut donc ´etudier l’hypoth`ese qu’un certain nombre n d’esp`eces de plus grand q/m aient toutes la mˆeme temp´erature T0, et la mˆeme valeur de ξ. Si n > 2, le syst`eme d’´equations de type σ2i = λ
2 i
2c2(2kT0
162Chapitre 7. A la recherche de signatures de chauffage pr´ef´erentiel `a l’aide des raies coronales
Fig. 7.7: Temp´eratures d´eduites de la largeur de raies coronales, pour deux valeurs diff´e-rentes de la vitesse non-thermique ξ (0 km · s−1 `a gauche, 25 km · s−1 `a droite). La premi`ere ligne correspond au jeu de donn´ees 1, la deuxi`eme au jeu 2, dans les deux cas `a environ 60′′ du limbe.
7.3. Impossibilit´e de conclure directement `a partir de courbes T = f (q/m) 163
Fig. 7.8: Corr´elation forte entre le rapport charge-sur-masse (normalis´e `a celui du proton) et la masse atomique des ions coronaux utilis´es dans le jeu de donn´ees 1.
la mesure). En r´ealit´e, du fait des incertitudes exp´erimentales, chaque ´equation i n’est v´erifi´ee que pour une temp´erature Ti,ξ `a priori diff´erente (d´ependant de la valeur de ξ). On peut dans ce cas chercher la solution (T0, ξ) qui minimise la somme des termes (Ti,ξ− T0)2 (moindres carr´es). Les (n −2) ´equations suppl´ementaires apportent alors une meilleure pr´ecision (statistique). Mais il faut choisir la valeur de n de fa¸con `a r´ealiser le meillleur compromis entre ce gain de pr´ecision et la validit´e de l’hypoth`ese d’une temp´erature commune (hypoth`ese qui est d’autant moins vrai que n est grand, c’est-`a-dire que l’on prend des ions de q/m de plus en plus petits).
Cette m´ethode n’a pas donn´e de r´esultats probants : la solution qui minimise le χ2 est celle qui correspond `a une valeur faible (voire nulle) de ξ, mˆeme dans des jeux de donn´ees synth´etiques (simul´es) o`u elle est au contraire ´elev´ee. Ce probl`eme vient encore une fois du manque d’esp`eces de masses suffisamment diff´erentes pour des q/m voisins. Il suffirait d’un ion du Fer ayant un grand q/m pour que le probl`eme soit mieux pos´e. Il est donc n´ecessaire de chercher une nouvelle approche.
Notons que le jeu de donn´ees 0 (cf. Annexe C) montrait d´ej`a que la largeur du Fe x ´etait sup´erieure `a celle du Fe xi. Comme ces ions ont la mˆeme masse, la diff´erence doit provenir de la temp´erature (et non de la vitesse non-thermique ; les raies correspondantes ont de plus des longueurs d’onde tr`es voisines). Elle correspond `a ce qu’on attend en pr´esence de chauffage cyclotronique. Ces observations-l`a ont ´et´e faites dans la couronne calme, ce qui laisse supposer que si chauffage cyclotronique il y a, il se produit partout dans la couronne (et pas uniquement dans les trous coronaux).
164Chapitre 7. A la recherche de signatures de chauffage pr´ef´erentiel `a l’aide des raies coronales