Le cycle d'activité magnétique du Soleil est à la fois le moteur et la source d'énergie de tous les phénomènes éruptifs ayant des impacts sur la Terre, que ce soit au niveau de la météo spatiale, des dommages aux infrastructures technologiques, ou de l'influence possible sur les variations à long terme du climat. Les travaux de recherche de Paul Charbonneau et de son groupe visent, entre autres, à améliorer notre compréhension des mécanismes physiques à l'origine de ce cycle magnétique, et des importantes fluctuations observées dans son amplitude et sa durée. Le principe physique unificateur sous-jacent à tous les phénomènes qui sont modélisés est l'interaction non linéaire entre le champ magnétique du Soleil et les écoulements fluides présents dans ses couches extérieures.

Paul Charbonneau et son équipe ont récemment réussi une grande première mondiale, soit la mise au point d'une simulation numérique magnétohydrodynamique de la convection solaire produisant un champ magnétique aux grandes échelles spatiales, et dont l'évolution spatiotemporelle ressemble en bien des points au cycle solaire. Ceci inclut, en particulier, des inversions régulières de la polarité magnétique sur une échelle multi-décennale. Des approches novatrices à l'étude des effets structurants du champ magnétique solaire permettent maintenant d'envisager le couplage des modèles du cycle d'activité à ceux décrivant les variations de l'irradiance spectrale et de la luminosité solaire au cours du cycle d'activité, étape essentielle dans le but de mieux comprendre le rôle possible de l'activité solaire dans le changement climatique.

• Modèles dynamo 2x2D du cycle solaire

Amas globulaires, halos galactiques et distances cosmologiques

En 1968  je définissais le concept de systèmes d’amas globulaires. Ils sont maintenant l’objet de recherches dynamiques de par le monde. Leur importance comme indicateurs de distances cosmologiques est bien établie. Ils nous aident aussi à comprendre la formation et l’évolution des galaxies.

Télescopes et observatoires astronomiques, optique adaptative

En 1976 les universités de Montréal et Laval me chargeaient de mettre sur pied l’Observatoire du mont Mégantic. La Société du Télescope Canada-France-Hawai’i m’a ensuite donné l’opportunité (1980-84) de mettre en service un excellent grand télescope à un des meilleurs sites sur terre et d’en faire le meilleur par la qualité des images qu’il produit. Ceci a contribué à développer au Canada une grande expertise en imagerie haute résolution et conduisit naturellement à des compétences reconnues en optique adaptative

Exoplanètes

Depuis les années 90 mes travaux ont surtout porté sur l’étude effroyablement difficile des exoplanètes par imagerie directe.

Ma recherche porte sur la simulation de la magnétohydrodynamique de la couronne solaire. À long terme, il s'agit de pouvoir prédire avec au moins 12 heures d'avance si une région active produira une éruption et par quel processus physique. La reconstruction à la fois de la zone convective située sous une région active mais aussi de la chromosphère et de la photosphère est nécessaire ainsi que l'assimilation, dans les modèles, des données satellite disponibles. Enfin, je m'intéresse également à la convection thermique turbulente. Pour ces études, j'utilise des ordinateurs parallèles.