Contribution à l'étude de l'hélium dans la couronne solaire. Observations du télescope spatial EIT

L'helium joue un role fondamental dans la physique de l'heliosphere. La comprehension des phenomenes physiques qui lui sont associes ainsi que la determination de son abondance ont des repercussions dans des domaines aussi varies que la cosmologie, la modelisation stellaire ou l'etude du vent solaire. L'heliosismologie permet maintenant de mesurer precisement l'abondance d'helium dans le coeur du Soleil, les methodes spectroscopiques fournissent des diagnostic dans la photosphere et dans la chromosphere, et l'helium est etudie a une unite astronomique dans le vent solaire avec des detecteurs de particules in situ. Mais tres peu de mesures existent dans la couronne et de ce fait, dans l'intervalle de distances allant de la chromosphere au vent solaire, notre connaissance de l'helium repose essentiellement sur des travaux theriques. Ce travail est donc une contribution a l'etude observationnelle de l'helium dans la couronne solaire. Le telescope EIT embarque a bord de SOHO peut observer la couronne solaire jusqu'a 2 Rs dans un intervalle de longueurs d'onde du spectre extreme ultraviolet comprenant la raie de resonance a 30.378 nm de l'ion He+. Cette raie etant formee dans la couronne principalement par diffusion resonante du flux de photons chromospherique par les ions He+, son intensite est proportionnelle a la densite d'ions He+, et son observation permet donc potentiellement un diagnostic interessant de l'helium coronal. Malgre une contamination par d'autres raies, il semble qu'une fraction non negligeable du signal enregistre par EIT dans sa bande passante a 30.4 nm puisse etre attribuee sans ambiguite a la raie de resonance de l'He+. De plus, une etude preliminaire semble avoir indique que les gradients d'intensite ainsi observes sont anormalement faibles dans les regions polaires. L'objectif de la presente etude etait de verier cette assertion. Pour ce faire, nous avons tout d'abord procede a une etude critique detaillee des caracteristiques de l'instrument EIT afin de confirmer que la raie a 30.378 nm de l'He+ est effectivement detectee dans la couronne dans la bande passante a 30.4 nm. Ceci a implique l'evaluation precise de plusieurs parametres d'etalonnage dont la reponse spatiale du detecteur, la contamination de la bande passante a 30.4 nm par d'autres raies spectrales, ainsi que le niveau de lumiere diffusee instrumentale. Affin d'interpreter les intensites mesurees a l'aide de EIT, nous avons developpe un modele empirique predictif de l'intensite de la raie de resonance de l'He+ dans la couronne en nous basant sur des travaux existants pour le cas de la raie Lyman alpha de l'hydrogene et en utilisant tous les elements observationnels disponibles. Ce modele requiert la connaissance de certaines grandeurs caracteristiques des conditions physiques regnant dans la couronne, comme la temperature ou la densite electronique, lesquelles ont ete determinees independamment a partir de travaux deja existants ou en analysant de nouvelles observations. Les comparaisons entre l'intensite observee par EIT et les predictions de notre modele semblent confirmer globalement les resultats de l'etude preliminaire. Dans les regions equatoriales, le gradient d'intensite de la raie de resonance de l'He+ est coherent avec la hauteur d'echelle de la densite electronique. En revanche, aux hautes latitudes dans les trous coronaux polaires, le gradient d'intensite observe semble significativement plus faible que celui predit par le modele. On peut interpreter cette observation par une accumulation d'ions He+ dans les trous coronaux polaires, la ou le vent solaire rapide trouve son origine. Si l'equilibre d'ionisation utilise dans le modele est effectivement representatif des conditions coronales moyennes, cette accumulation d'He+ pourrait etre la signature d'une abondance d'helium elevee dans la couronne. Ceci peut etre rapproche des resultats de certains modeles theoriques du vent solaire indiquant la possibilite que l'abondance d'helium soit elevee dans la couronne, 20% ou plus, alors qu'elle est de 10% dans l'interieur et de 4% en moyenne dans le vent solaire. Comme l'helium a une masse quatre fois superieure a celle de l'hydrogene, il est clair qu'une abondance d'helium elevee influerait de facon non negligeable sur les flux de masse et d'energie dans le vent solaire. D'autres observations avec une meilleure resolution spectrale et un niveau de lumiere diffusee moindre sont cependant necessaires pour confirmer notre resultat et obtenir de nouveaux outils de diagnostics dans la couronne.