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Jupiter fast drifting radio bursts reveal ubiquitous Alfvénic electron acceleration
Emilie Mauduit  1@  , Philippe Zarka  2, 3  , Laurent Lamy  4  
1 : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI, Observatoire de Paris, INSU, CNRS : UMR8109, Université Paris VII - Paris Diderot, Université de recherche Paris Sciences Lettres (PSL)
2 : Unité Scientifique de la Station de Nançay  (USN)  -  Site web
Observatoire de Paris, Université d'Orléans, Centre National de la Recherche Scientifique : USR704, Université de recherche Paris Sciences Lettres (PSL)
18330 NANCAY -  France
3 : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique  (LESIA)  -  Site web
Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI, Observatoire de Paris, INSU, CNRS : UMR8109, Université Paris VII - Paris Diderot, Université de recherche Paris Sciences Lettres (PSL)
5, place Jules Janssen 92190 MEUDON -  France
4 : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique  (LESIA)  -  Site web
Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI, Observatoire de Paris, INSU, CNRS : UMR8109, Université Paris VII - Paris Diderot, Université Pierre et Marie Curie (UPMC) - Paris VI
5, place Jules Janssen 92190 MEUDON -  France

Les émissions radio joviennes sont une signature importante de l'accélération des électrons dans la magnétosphère de Jupiter. Ces électrons peuvent être accélérés par deux mécanismes : les champs électriques parallèles et les sauts de potentiel associés (Louarn et al. 1990), et les ondes d'Alfvèn (Ergun et al. 2006, Bagenal et al. 2017). Sur Jupiter, les ondes d'Alfvèn sont le mode le plus important impliqué dans l'interaction en champ lointain entre Jupiter et Io (Saur et al. 2004). Par analogie avec la Terre, Ergun et al. (2006) ont suggéré qu'une partie des aurores joviennes pourrait également être due à des électrons accélérés par ondes d'Alfvén. La signature d'une telle accélération n'a été directement observée que pour l'interaction Io-Jupiter, sous la forme de sursauts radio décamétriques dérivant rapidement dans le plan temps-fréquence - les sursauts millisecondes (Hess et al., 2007a). Les observations radio au sol obtenues avec le récepteur Juno-N au Réseau Décamétrique de Nancay, avec une haute résolution temps-fréquence, sont analysées dans ce travail. Nous avons développé une méthode, fondée sur les transformées de Fourier et de Radon, nous permettant de détecter automatiquement les structures fines dérivantes dans des données massives de type spectre dynamique. Nous avons traité et analysé un mois d'observations (avril 2021), totalisant plusieurs téraoctets de données. Nous avons détecté un certain nombre de structures de ce type : une partie d'entre elles est liée aux émissions Io-Jupiter comme prévu, avec des valeurs de dérive cohérentes avec les études précédentes (Hess et al. 2007b) ; mais nous avons également détecté des structures liées à l'interaction Ganymede-Jupiter et aux aurores principales. Les dérives mesurées nous permettent d'estimer l'énergie des électrons et la période des ondes d'Alfvèn. Ces résultats démontrent l'existence d'accélération Alfvénique des électrons dans le circuit Ganymède-Jupiter et au-dessus des aurores joviennes, suggérant l'ubiquité de l'accélération par ondes d'Alfvèn. Ils ouvrent la possibilité de les étudier à distance en utilisant des observations radio sensibles et à haute résolution temps-fréquence.

 

Références :

[1] Louarn, P. et al.: Trapped electrons as a free energy source for the auroral kilo-
metric radiation. 95(A5), 5983–5995 (1990). https://doi.org/10.1029/
JA095iA05p05983

[2] Ergun, et al..: S bursts and the Jupiter ionospheric Alfv ́en res-
onator. Journal of Geophysical Research (Space Physics) 111(A6), 06212
(2006). https://doi.org/10.1029/2005JA011253

[3] Bagenal, F. et al.: Magnetospheric Science Objectives of the Juno Mission. 213(1-
4), 219–287 (2017). https://doi.org/10.1007/s11214-014-0036-8

[4] Saur, J., Neubauer, F.M., Connerney, J.E.P., Zarka, P., Kivelson, M.G.:
Plasma interaction of Io with its plasma torus. In: Bagenal, F., Dowl-
ing, T.E., McKinnon, W.B. (eds.) Jupiter. The Planet, Satellites and
Magnetosphere vol. 1, pp. 537–560 (2004)

[5] Hess, S et al.: Io Jupiter interaction, millisecond bursts
and field-aligned potentials. 55(1-2), 89–99 (2007). https://doi.org/10.
1016/j.pss.2006.05.016

[6] Hess, S. et al.: Jovian S burst generation by Alfv ́en waves.
Journal of Geophysical Research (Space Physics) 112(A11), 11212 (2007).
https://doi.org/10.1029/2006JA012191


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