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Impact of foreshock transients on near-Earth space

Description du projet

L’impact des transitoires de pré-chocs sur la dynamique de l’espace proche de la Terre

Les chocs sans collision servent de puissants accélérateurs de particules au sein des plasmas astrophysiques. Des études suggèrent que les transitoires de pré-chocs jouent un rôle important dans ce processus d’accélération. Ces transitoires sont particulièrement intéressants car ils contribuent à l’accélération du choc et ont des effets plus larges sur l’espace géospatial, en générant des tempêtes d’ondes rapides et intenses dans la magnétosphère de la Terre. Le projet WAVESTORMS, financé par le CER, a mis en évidence la capacité des ondes à accélérer les électrons énergétiques dans les ceintures de radiation de la Terre, reliant ainsi deux sites d’accélération clés sur Terre. Le projet a permis de démêler les complexes processus en jeu par le biais d’une combinaison d’observations in situ multipoints et de simulations cinétiques globales. Les résultats de cette étude promettent de révolutionner notre compréhension de la dynamique de l’espace proche de la Terre et de l’accélération des particules dans les contextes astrophysiques.

Objectif

This project addresses major open questions in plasma physics: the dynamics of collisionless shocks, their impact on the downstream medium and particle acceleration. Collisionless shocks are powerful particle accelerators, ubiquitous in astrophysical plasmas. Recent works suggest that the dynamics of the shock precursor, or foreshock, contributes greatly to shock acceleration. Here we use near-Earth space as a natural laboratory to quantify the impact of transient kinetic structures forming in the foreshock. These foreshock transients are particularly intriguing because in addition to contributing to acceleration at the shock itself, they impact geospace as a whole in driving swift, intense wave storms in Earth's magnetosphere. In this proposal, I present recent data revealing that these waves accelerate energetic electrons in Earth's radiation belts, connecting for the first time the dynamics of two major acceleration sites at Earth. This issue has never been explored because of considerable challenges: multi-point in situ observations and global kinetic simulations are needed to unravel the complex processes at work. The WAVESTORMS project makes full use of recent advances on both of these fronts to resolve the impact of foreshock transients on near-Earth space in a holistic manner. Using a flagship kinetic model of the global magnetosphere and high-fidelity space- and ground-based measurements, we will (1) fully characterise their interaction with the shock and their contribution to shock acceleration, (2) quantify the radiation belt response (acceleration and losses), (3) connect our findings to the solar wind context, to finally (4) quantify their global impact on near-Earth space. My expertise in foreshock physics and in combining multi-mission data and cutting-edge simulations puts me in a unique position to lead this project. Our results will constitute a breakthrough in our understanding of near-Earth space dynamics and particle acceleration in general.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Ce projet n'a pas encore été classé par EuroSciVoc.
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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-COG

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Institution d’accueil

HELSINGIN YLIOPISTO
Contribution nette de l'UE
€ 1 998 084,00
Adresse
FABIANINKATU 33
00014 Helsinki
Finlande
Région
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 998 084,00

Bénéficiaires (1)