Spectropolarimetric study of the distribution of solar magnetic fields in the photosphere and development of new multi-lines techniques for the analysis of stellar magnetic fields
Étude spectropolarimétrique des distributions du champ magnétique solaire au niveau de la photosphère et développement de nouvelles techniques multi-raie d'analyse des champs magnétiques stellaires
Résumé
It is well known that the magnetic field, present in a wide variety of astrophysical objects, plays a fundamental role in several physical processes. In particular, the magnetic field is the main responsible for solar activity as well as the activity of different types of stars belonging to the main sequence. My thesis work therefore concerns the analysis of spectropolarimetric data, and more particularly the measurement of solar and stellar magnetic fields. The manuscript is divided into two parts. In the first part, I present a detailed study of the solar magnetism of calm regions that I have carried out using the line of the mni atom at the wavelength of 553 nm. The emission of this spectral line is partly due to the hyperfine structure effect, modulated by the intensity of the magnetic field. Taking advantage of this quantum effect, I inverted a set of Stokes profiles observed with the THEMIS telescope. The results of the profile inversions show that the distribution of the magnetic field in quiet regions is dominated by fields of low intensity, the most probable value of which is less than 100 gauss. In the second part of the thesis, I was interested in techniques for detecting and determining stellar magnetic fields. I thus present a new method of detection and inversion of magnetic fields based on a multi-line approach. This technique, called PCA-ZDI, is particularly useful since, unlike the analysis of individual lines, it makes it possible to determine the parameters of stellar magnetism using the information contained in all the spectral lines. The basics of this technique will first be described in detail and then applied to the data. The first results obtained show that the developed technique is a very robust tool for the study of stellar magnetism. Finally, using an inversion code applied to synthetic spectra, I was able to show that all the physical parameters involved in the process of spectral line formation can be correctly determined, and more particularly the magnetic field vector.
Il est bien connu que le champ magnétique, présent dans une grande diversité d'objets astrophysiques, joue un rôle fondamental dans plusieurs processus physiques. En particulier, le champ magnétique est le principal responsable de l'activité solaire comme de l'activité de différents types d'étoiles appartenant à la séquence principale. Mon travail de thèse concerne donc l'analyse de données spectropolarimétriques, et plus particulièrement la mesure des champs magnétiques solaires et stellaires. Le manuscrit se divise en deux parties. Dans la première partie, je présente une étude détaillée du magnétisme solaire des régions calmes que j'ai réalisé en utilisant la raie de l'atome mni à la longueur d'onde de 553 nm. L'émission de cette raie spectrale est due en partie à l'effet de structure hyperfine, modulée par l'intensité du champ magnétique. Tirant avantage de cet effet quantique, j'ai inversé un ensemble de profils de Stokes observés avec le télescope THEMIS. Les résultats des inversions des profils montrent que la distribution du champ magnétique dans les régions calmes est dominée par les champs de faibles intensités, dont la valeur la plus probable est inférieure à 100 gauss. Dans la deuxième partie de la thèse, je me suis intéressé aux techniques de détection et de détermination des champs magnétiques stellaires. Je présente ainsi une nouvelle méthode de détection et d'inversion des champs magnétiques basée sur une approche multi-raie. Cette technique, nommée PCA-ZDI, est particulièrement utile puisque contrairement à l'analyse de raies individuelles, elle permet de déterminer les paramètres du magnétisme stellaire en utilisant l'information contenue dans toutes les raies spectrales. Les bases de cette technique seront tout d'abord décrites en détail pour ensuite être appliquée aux données. Les premiers résultats obtenus montrent que la technique développée est un outil très robuste pour l'étude du magnétisme stellaire. Enfin, en utilisant un code d'inversion appliqué aux spectres synthétiques, j'ai pu montrer que tous les paramètres physiques impliqués dans le processus de formation de raies spectrales peuvent être correctement déterminés, et plus particulièrement le vecteur champ magnétique.