Modélisation des régions émissives autour des trous noirs dans les noyaux actifs de galaxies PDF Download
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Author: Séverine Coupé Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 264
Book Description
Dans les noyaux actifs de galaxies, les régions émettant dans le domaine UV et X sont composées de gaz optiquement épais et chaud autour de la source centrale. L'étude de ces régions (hors équilibre thermodynamique local) se fait à l'aide de codes de photoionisation-transfert qui calculent de façon auto-cohérente leurs structures en ionisation et en température, ainsi que les spectres émis. Parmi ces codes, nous possédons le seul traitant correctement le transfert des raies. Nous avons amélioré la description des ions et des données atomiques pour les différents processus inclus dans le code, et vérifié la pertinence de ces changements. Grâce à ces améliorations, nous avons maintenant des outils performants permettant de contraindre les paramètres physiques de ces régions émissives qui pourront être utilisés pour interpréter les données en provenance des satellites X, comme Chandra et XMM-Newton. Nous nous sommes intéressées aux diagnostics de densité et de température, couramment utilisés en astrophysique et en physique des plasmas, se basant sur des rapports de raies d'ions héliumoïdes. Nous avons mis en évidence que ces rapports dépendent également de deux autres paramètres : la densité de colonne et l'éclairement incident. Nous avons proposé un modèle permettant d'expliquer l'absence de corrélation entre le continu X et la raie du fer vers 6.4 keV. Un éclairement intense et soudain d'une petite zone du disque (" flare ") perturbe l'équilibre de celle-ci. Le rétablissement de l'équilibre de pression est lent, et ce décalage en temps pourrait expliquer la décorrélation. Nous avons également étudié l'influence sur les spectres de la présence d'instabilités thermiques, qui se produisent dans des milieux à pression imposée. Nous avons montré que ces instabilités ne conduisent pas à des incertitudes importantes sur les spectres émis pouvant fausser les interprétations des observations.
Author: Séverine Coupé Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 264
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Dans les noyaux actifs de galaxies, les régions émettant dans le domaine UV et X sont composées de gaz optiquement épais et chaud autour de la source centrale. L'étude de ces régions (hors équilibre thermodynamique local) se fait à l'aide de codes de photoionisation-transfert qui calculent de façon auto-cohérente leurs structures en ionisation et en température, ainsi que les spectres émis. Parmi ces codes, nous possédons le seul traitant correctement le transfert des raies. Nous avons amélioré la description des ions et des données atomiques pour les différents processus inclus dans le code, et vérifié la pertinence de ces changements. Grâce à ces améliorations, nous avons maintenant des outils performants permettant de contraindre les paramètres physiques de ces régions émissives qui pourront être utilisés pour interpréter les données en provenance des satellites X, comme Chandra et XMM-Newton. Nous nous sommes intéressées aux diagnostics de densité et de température, couramment utilisés en astrophysique et en physique des plasmas, se basant sur des rapports de raies d'ions héliumoïdes. Nous avons mis en évidence que ces rapports dépendent également de deux autres paramètres : la densité de colonne et l'éclairement incident. Nous avons proposé un modèle permettant d'expliquer l'absence de corrélation entre le continu X et la raie du fer vers 6.4 keV. Un éclairement intense et soudain d'une petite zone du disque (" flare ") perturbe l'équilibre de celle-ci. Le rétablissement de l'équilibre de pression est lent, et ce décalage en temps pourrait expliquer la décorrélation. Nous avons également étudié l'influence sur les spectres de la présence d'instabilités thermiques, qui se produisent dans des milieux à pression imposée. Nous avons montré que ces instabilités ne conduisent pas à des incertitudes importantes sur les spectres émis pouvant fausser les interprétations des observations.
Author: Isabel Enríquez de Salamanca Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 206
Book Description
CE TRAVAIL DE RECHERCHE PORTE SUR LES NOYAUX ACTIFS DE GALAXIES. CE SONT DES NOYAUX DE GALAXIES QUI EMETTENT UN RAYONNEMENT CONTINU TRES PUISSANT (ENTRE 10#4#1ERG/S ET 10#4#8ERG/S) SUR TOUT LE SPECTRE ELECTROMAGNETIQUE (DEPUIS LES RAYONS GAMMA JUSQU'AUX ONDES RADIO) A PARTIR D'UNE SOURCE EXTREMEMENT CONFINEE (DE L'ORDRE DE QUELQUES DIXIEME DE PARSECS). CECI NE PEUT PAS ETRE EXPLIQUE PAR DES PROCESSUS STELLAIRES NORMAUX. LE MODELE PHYSIQUE GENERALEMENT ACCEPTE CONSISTE EN UN TROU NOIR MASSIF (ENTRE 10#7 ET 10#9 MASSES SOLAIRES ENVIRON) AVEC UN DISQUE D'ACCRETION, ET UN ENSEMBLE DE NUAGES EMETTEURS, EN ROTATION KEPLERIENNE AUTOUR DE CE SYSTEME. LE CONTINU IONISANT EST PRODUIT DANS LES REGIONS CENTRALES, PROCHES DU TROU NOIR. CE RAYONNEMENT ILLUMINE LE DISQUE ET LES NUAGES, QUI EMETTENT A LEUR TOUR, LES RAIES. NOUS AVONS DETERMINE LA TAILLE CARACTERISTIQUE DE LA REGION OU LES RAIES LARGES SONT EMISES DE DEUX GALAXIES DE SEYFERT POUR LESQUELLES ELLE N'ETAIT PAS CONNUE. CES TAILLES SONT COMPARABLES AVEC CELLES D'AUTRES GALAXIES DE SEYFERT DE LUMINOSITE SIMILAIRE. CELA A ETE FAIT APRES UNE ANALYSE DES RAIES, ET EN TENANT COMPTE DES SOURCES POSSIBLES D'ERREURS TELLES QUE LE SEEING, L'EMISSION DU FER, ETC. A PARTIR DE L'ETUDE DU PROFIL DES RAIES, ON TROUVE QUE LES REGIONS EMISSIVES SONT COMPLEXES, AVEC UNE STRATIFICATION DES PROPRIETES PHYSIQUES (DENSITE, VITESSE, ETC) DU GAZ QUI LES COMPOSENT. CEPENDANT, IL EXISTE DES DIFFERENCES D'UNE GALAXIE DE SEYFERT A L'AUTRE: REPONSE PLUS OU MOINS RAPIDE DU GAZ QUI SE TROUVE PRES DU NOYAUX, PRESENCE D'UN MILIEU ABSORBANT PRES DU CENTRE, ETC. TOUS CES RESULTATS SONT COMPATIBLES EN GENERAL AVEC LES MODELES STANDARDS: IL SERAIT DONC NECESSAIRE DE LES MODELISER QUANTITATIVEMENT, DE FACON A CONTRAINDRE LES PARAMETRES PHYSIQUES DE CES MODELES
Author: Françoise Combes Publisher: ISTE Group ISBN: 1789480876 Category : Science Languages : fr Pages : 340
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Pratiquement toutes les galaxies hébergent un trou noir supermassif en leur centre. Ces trous noirs croissent en masse en symbiose avec leur galaxie hôte et modèrent leur formation d’étoiles. Lorsque la matière est entraînée vers le noyau de la galaxie, un disque d’accrétion se forme, où le moment cinétique est transféré vers l’extérieur. Une énergie considérable est libérée lorsque la matière tombe dans le trou noir : c’est le phénomène des noyaux actifs de galaxie (AGN). Un noyau peut briller mille fois plus que la galaxie entière avec ses 200 milliards d’étoiles. L’activité nucléaire peut prendre de nombreuses formes, des quasars très puissants aux galaxies de Seyfert plus ordinaires, en passant par les radio-galaxies, qui peuvent lancer des jets jusqu’à dix fois le rayon de la galaxie. Noyaux actifs de galaxie examine toutes ces manifestations et présente une vue unifiée des AGN. Lorsque deux galaxies fusionnent, un trou noir binaire se forme et les deux trous noirs spiralent l’un vers l’autre pour fusionner, émettant des ondes gravitationnelles détectables par le futur satellite LISA.
Author: Thomas Vuillaume Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Les noyaux actifs de galaxie (NAG) sont les objets les plus énergétiques de l'univers. Cette incroyable puissance provient de l'énergie gravitationnel de matière en rotation autour d'un trou noir super-massif siégeant au centre des galaxies. Environ 10% des NAG sont pourvus de jets relativistes émanant de l'objet central (trou noir et matière environnante) et s'étalant sur des échelles de l'ordre de la galaxie hôte. Ces jets sont observés à toutes les longueurs d'ondes, de la radio aux rayons gamma les plus énergétiques. En dépit de nombreuses études et d'instruments de plus en plus précis depuis leur découverte dans les années 1950, les NAG sont encore très mal compris et la formation, la composition et l'accélération des jets sont des questions encore pleinement ouvertes. Le modèle le plus répandu visant à reproduire l'émission des NAG, le modèle "une zone" repose souvent sur des hypothèse ad-hoc et ne parvient pas à apporter une modélisation satisfaisante.Le paradigme du "two-flow" (deux fluides) développé à l'IPAG et basé sur une idée originale de Sol et al (1989) a pour but de fournir une vision unifiée et cohérente des jets de NAG. Cette théorie repose sur une l'hypothèse principale que les jets seraient en fait composés de deux fluides co-axiaux: une colonne centrale composée d'un plasma purement leptonique (électrons/positrons) se déplaçant à des vitesses relativistes et responsable pour la grande partie de l'émission non thermique observée entourée par une enveloppe composée d'un plasma baryonique (électrons/protons), régie pas la magnéto-hydrodynamique, se déplaçant à des vitesses sous-relativistes mais transportant la majorité de l'énergie. Cette hypothèse est basée sur des indices observationnels ainsi que sur des arguments théoriques et permet d'expliquer nombre des caractéristiques des NAG.Afin d'étudier plus en profondeur le paradigme du two-flow, un modèle numérique basé sur ses concepts et produisants des observables comparables aux observations est nécessaire.Durant ma thèse, j'ai participé au développement de ce modèle, m'intéressant notamment à la diffusion Compton inverse de photons provenant de l'extérieur du jet. Ce processus, primordial dans la modélisation des NAG, est aussi central dans le paradigme du two-flow car il est à l'origine de l'accélération de la colonne via l'effet fusée Compton. Pour cela, j'ai du développer des nouvelles approximations analytiques de la diffusion Compton d'une distribution thermique de photons.En m'intéressant à l'effet fusée Compton, j'ai pu montré que dans le champ de photon thermique d'un NAG, le facteur de Lorentz d'ensemble du plasma pouvait être sujet à des variations le long du jet en fonction de la distance à l'objet central. Ces variations peuvent avoir un effet important sur l'émission observée et peuvent induire de la variabilité spatiale et temporelle. J'ai également montré que les facteurs de Lorentz terminaux obtenus étaient compatibles avec les conditions physiques attendus dans les jets et avec les observations.Le modèle complet produit des DES directement comparables aux observations. Néanmoins, le modèle est par nature erratique et il est quasiment impossible de relier directement les paramètres du modèles avec les DES produites. Malheureusement, les procédures standards d'adaptation automatique aux données (e.g. basé sur les méthodes de gradient) ne sont pas adaptées au modèle à cause de son grand nombre de paramètres, de sa non-linéarité et du temps de calcul important. Afin de palier à ce problème, j'ai développé une procédure d'adaptation automatique basée sur les algorithmes génétiques. L'utilisation de cet outil a permis la reproduction de plusieurs DES par le modèle. J'ai également montré que le modèle était capable de reproduire les DES observées avec des facteurs de Lorentz d'ensemble relativement bas, ce qui pourrait potentiellement apporter une harmonisation entre les observations et les nécessités théoriques.
Author: Francesco Ursini Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Des trous noirs supermassifs de plusieurs centaines de millions de masses solaires résident au centre de la plupart des galaxies massives. Dans 90% des cas, ces trous noirs sont dans état quiescent, très peu lumineux. Cependant, dans les 10% restant, des processus extrêmement violents sont observés, avec la libération d'énorme quantités d'énergie no- tamment en UV, X et gamma. On observe aussi parfois des jets puissants de matière pouvant s'étendre sur plusieurs centaines de kpc. Le coeur de ces galaxies sont appelés Noyaux Actifs de Galaxie (NAG). Ce sont parmis les objets les plus lumineux de l'univers. L'accrétion de la matière environnante sur le trou noir supermassif central est unanimement reconnue comme la source d'énergie la plus plausible pour expliquer la puissance phénoménale observée. L'énergie gravitationelle serait ainsi en partie libérée dans un disque d'accrétion, sous forme de rayonnement thermique piquant dans l'optique/UV, et en partie rayonnée en X/gamma par une couronne de plasma chaud présente dans l'environnement proche du trou noir.De nombreux phénomènes sont néanmoins encore très mal connus et beaucoup de ques- tions n'ont toujours pas de réponses satisfaisantes: quelles sont la dynamique et la structure des flots d'accrétion et d'éjection dans les NAG? Quels sont les processus radiatifs produisant le rayonnement UV/X? Quelle est l'origine des différentes composantes spectrales présentes dans ces domaines d'énergie? Cette thèse a pour objectif d'apporter de nouvelles contraintes observationnelles pour meux répondre à ces questions. Son originalité réside dans le développement et l'utilisation de modèles réalistes de Comptonisation thermique permettant d'une part de mieux contraindre les propriétés physiques et géométriques des régions d'émission UV/X et d'autre part de mieux comprendre l'origine des différentes composantes spectrales observées. Nous nous sommes notamment intéressés, au cours de cette thèse, à l'excès d'émission X-mou (
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IL EST ADMIS AUJOURD'HUI QUE LES NOYAUX ACTIFS DE GALAXIES PUISENT LEUR ENERGIE DE L'ACCRETION D'UN GAZ AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF A UN TAUX ELEVE. LE MODELE STANDARD DES DISQUES D'ACCRETION MINCES ET STATIONNAIRES DE SHAKURA ET SUNYAEV PERMET D'EXPLIQUER LA COMPOSANTE SPECTRALE ULTRAVIOLETTE CONTINUE OBSERVEE. DANS LE CADRE DE CE MODELE, CETTE THESE A POUR OBJECTIF DE MIEUX COMPRENDRE L'EQUILIBRE DES DISQUES ET D'ETUDIER EN PARTICULIER LEURS REGIONS EXTERIEURES (AU DELA DE QUELQUES CENTAINES DE RAYONS GRAVITATIONNELS). LA MODELISATION INTEGRE UNE DESCRIPTION DETAILLEE DE LA NATURE CHIMIQUE DU GAZ ET DES SOURCES D'OPACITE. A CE SUJET, L'OPACITE INFRAROUGE DUE A LA MOLECULE CO A ETE RECONSIDEREE A PARTIR DE CALCULS AB-INITIO DE FORCES D'OSCILLATEUR. CETTE THESE MONTRE QUE LES DISQUES SONT OPTIQUEMENT EPAIS, POUR UN GAZ A L'ETL ET QUE L'OPACITE FREE-FREE N'EST JAMAIS UN PROCESSUS DOMINANT. DE PLUS, AVEC LA PRESCRIPTION-ALPHA CLASSIQUE, L'AUTO-GRAVITATION CONDUIT A UNE SINGULARITE, CE QUI REMET EN CAUSE L'EXISTENCE DU DISQUE SOUS SA FORME CONTINUE, NOTAMMENT DANS LE CAS DES QUASARS. LES REGIONS EXTERIEURES SONT THERMIQUEMENT ET VISQUEUSEMENT GLOBALEMENT STABLES SAUF POUR LE REGIME D'OPACITE DOMINE PAR H- ET POUR LE REGIME AUTO-GRAVITANT. ENFIN, L'ILLUMINATION DU DISQUE PAR UNE SOURCE X EXTERIEURE FAIT DISPARAITRE CETTE SINGULARITE SI UNE FRACTION IMPORTANTE DU TAUX D'ACCRETION SE PRODUIT DANS UNE COURONNE
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Une galaxie est un ensemble d'étoiles (environ une centaine de milliards), cohabitant avec du gaz et de la poussière. L'ensemble des galaxies (plusieurs milliards) et la nature de leur rayonnement témoignent de l'expansion de l'Univers. Selon les dernières recherches, les galaxies n'auraient pas toujours eu la même morphologie. En effet, l'Univers au tout début de sa formation, était très différent de l'Univers que les astronomes observent actuellement. C'est à cette époque que de nombreuses petites galaxies se sont formées, les «bébés-galaxies». L'auteur nous explique la naissance, l'histoire et l'évolution de ces bébés-galaxies. Des paradoxes apparaissent car les observations ne sont pas toujours en accord avec les modèles simulés. Plusieurs scénarios sont envisagés pour expliquer ces paradoxes, parmi lesquelles un changement des lois de la gravitation.
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Comme la plupart des galaxies massives, la Voie lactée héberge en son centre un trou noir supermassif. Contrairement aux noyaux actifs, celui-ci brille par la faiblesse de sa contrepartie radiative, la source Sgr A?, dont la luminosité est inférieure de près de neuf ordres de grandeur à la luminosité limite d'Eddington. Plusieurs traces indirectes suggèrent cependant que le trou noir galactique a connu des épisodes d'activité plus intense dans le passé. La réflexion des rayons X émis lors des plus récents de ces épisodes est notamment observée aujourd'hui sur les nuages de la zone moléculaire centrale. À partir de l'observation de ces échos de lumière, cette étude offre une vision unique de l'activité du noyau galactique au cours du dernier millénaire. Elle confirme en particulier que l'émission non thermique diffuse du complexe moléculaire Sagittarius C, étudiée avec les satellites Chandra et XMM-Newton, résulte bien du phénomène de réflexion. La localisation individuelle des structures brillantes est rendue possible par l'utilisation de modèles spectraux Monte-Carlo, dont le modèle rayflX développé spécifiquement pour rendre compte du phénomène de réflexion et, notamment, de ses aspects temporels. À partir des spectres de huit nuages issus des quatre principaux complexes moléculaires des régions centrales de la Galaxie, ce travail fournit la première preuve quantitative avec un haut niveau de confiance de l'existence de deux sursauts d'activité de Sgr A?se propageant dans la zone moléculaire centrale, dont l'âge, la durée et la luminosité peuvent être déterminés. Ces résultats fournissent de nouvelles contraintes pour l'étude du cycle d'activité de Sgr A? et ouvrent la voie à une caractérisation par tomographie de la distribution de matière au centre de notre galaxie.
Author: Séverine Coupé
Author: Séverine Coupé
Author: Isabel Enríquez de Salamanca
Author: Françoise Combes
Author: Thomas Vuillaume
Author: Francesco Ursini
Author: G. Stasińska
Author: JEAN-MARC.. HURE
Author: Françoise Combes
Author: Dimitri Chuard
Author: David Sanchez