Thèse pour l'obtention du grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur

Maxime Viallet

Description

Niveau: Supérieur

• redaction

.. . . . . . Thèse pour l'obtention du grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur Strasbourg Spécialité Astrophysique Par Maxime VIALLET Irradiation de l'environnement et instabilités du disque d'accrétion dans les systèmes binaires et les noyaux actifs de galaxies Soutenue publiquement le ?? juillet ???? Jury Directeur de thèse : Dr. Jean-Marie HAMEURY, Observatoire de Strasbourg Rapporteur interne : Pr. Jean HEYVAERTS, Observatoire de Strasbourg Rapporteur externe : Pr. Andrew KING, University of Leicester Rapporteur externe : Pr. Michel RIEUTORD, Université Paul-Sabatier, Toulouse Examinateur : Dr. Jean-Pierre LASOTA, IAP, Paris Examinateur : Dr. Isabelle BARAFFE, CRAL, Lyon

• l1 region


• chauffage du point l1 par le bord externe du disque d'accrétion


• modèle d'instabilité intrinsèque


• paramétrisation ? de la viscosité - origine physique de la viscosité


• disque d'accrétion

Sujets

• Redaction
• Louis Pasteur University
• Rieutord

Informations

• Publié par: profil-nechor-2012
• Nombre de lectures: 23
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 5 Mo

Extrait

. Thèsepourl’obtentiondugradede
. Docteurdel’UniversitéLouisPasteur
. Strasbourg
.
. SpécialitéAstrophysique
.
ParMaxime VIALLET.
Irradiationdel’environnement etinstabilités
dudisqued’accrétiondanslessystèmes
binairesetlesnoyauxactifsdegalaxies
Soutenuepubliquementlejuillet
Jury
Directeurdethèse: Dr.Jean-MarieHAMEURY,ObservatoiredeStrasbourg
Rapporteurinterne: Pr.JeanHEYVAERTS,ObservatoiredeStrasbourg
Rapporteurexterne: Pr.AndrewKING,UniversityofLeicester
Rapporteurexterne: Pr.MichelRIEUTORD, UniversitéPaul-Sabatier,Toulouse
Examinateur: Dr.Jean-PierreLASOTA,IAP,Paris
Examinateur: Dr.Isabelle BARAFFE,CRAL,LyonRésumé
Le modèle de l’instabilité du disque des novae naines et des transitoires X molles explique
lescaractéristiquesprincipalesdescourbesdelumières.Laversionstandarddumodèlefaitl’hy-
pothèse que le taux de transfert de la secondaire reste constant pendant le cycle des éruptions.
Cependant, une variation du taux de transfert pendant une éruption pourrait être un ingrédient
essentiel du modèle et permettrait d’améliorer ses prédictions. Toutefois il n’existe pas à ce jour
demodèlephysique décrivantceteffet.
Cette thèse s’intéresse à différentsmécanismes pouvant amener à une augmentation du taux
de transfert. Chauffer le gaz près du point L est un moyen efficace d’obtenir une telle augmen-1
tation. Nous nous sommes tout d’abord intéressés à l’irradiation de la secondaire. Pendant une
éruption,nousmontronsqu’unecirculationtransportantdelamatièredesrégionsdehauteslati-
tudes, irradiées, versla région dupoint L , nichée dans l’ombre du disque, se forme. Cependant1
le transport de chaleur est inefficace. L’existence même d’une circulation au point L pourrait1
néanmoins contribuer à augmenter le taux de transfert par un facteur. 10. Nous avons ensuite
déterminé le chauffage du point L par le bord externe du disque d’accrétion, lui même chauffé1
parleseffetsdemarée;lefluxdechauffagerésultantn’estpassignificatif.Nousmontronsensuite
quedanslestransitoiresX,lafractiondelaluminosité d’accrétionrétro-diffuséeparlemilieuen-
vironnant du disque pourrait engendrer un chauffage de L significatif. Dans les novae naines,1
cet effetest complètement négligeable. Enfin, nous déterminons comment le chauffage affecte la
structure de l’atmosphère de la secondaire et quel est l’augmentation du taux de transfert résul-
tante.Nousmontronsquel’effetdépendfortementdelanaturedurayonnementincident.
Acotédutravailsurlessystèmesbinaires,nousprésentonsdesrésultatsconcernantl’applica-
tiondumodèledel’instabilitédudisqueauxdisquesd’AGNs.Cesdisquespossèdentdesrégions
instables, mais l’instabilité ne module pas de manière significative le taux d’accrétionsur le trou
noircentral.Nousmontronsquelapriseencomptedel’irradiationnechangepascetteconclusion
etqu’elle estloindejouerlemêmerôlequedanslestransitoiresX.
Abstract
The disc instability model of dwarf nova and soft X-ray transient outbursts successfully ex-
plains the gross features of the observed lightcurves. In its standard form, it is assumed that the
masstransferratefromthesecondaryremainsconstant.Itishoweverpossiblethatmasstransfer
variations are an important missing ingredient of the model, enabling to fix some of its deficien-
cies. However, there is yet no physical model describing how such a mass transfer enhancement
couldtakeplace.
Thisthesisfocusesondifferentmechanismsthatcouldleadtoanincreaseinthemasstransfer
rate. An efficient way to increase mass transfer is to heat up the L region. We first focus on the1
irradiation of the secondary, which has often been suggested to lead to a substantial mass tran-
fer enhancement. Despite the formation of a strong flow from hot regions toward the L region,1
which is shaded by the accretion disc, no heat is effectivelytransported during an outburst. The
strongsurfaceflowintheL pointcouldhoweverleadtoamoderateincreaseinthemasstransfer.1
We then show how the rim of the accretion disc, which is itself heated by tidal dissipation, can
heat the L point directly. The resulting heating is however not very significant. We show that1
in soft X-ray transients, the environing medium could back-scattereda significant fractionof the
accretion luminosity toward L , whereas in dwarf novae it is negligible. Finally, we determine1
how an heating flux affects the secondary atmosphere and what is the resulting mass transfer
enhancement.Weshowthatthisstronglydependsonthenatureoftheincidentradiation.
In a different context, we also present results concerning the disc instability model applied
to AGNs discs. There exists an unstable region in these discs, but the instability is not efficient
in moduling the mass accretion rate onto the supermassive blackhole. We show that including
irradiationofthediscdoesnotchangethisconclusion. Inthiscase,irradiationisfarfromplaying
thesameroleasinsoftX-raytransients.
iiiRemerciements
Jetiens toutd’abordàremercierJean-Mariepour m’avoir proposéce sujetde thèse etpour la
qualitédesonencadrement.
Merci aux membres de mon jury d’avoir accepté de consacrer un peu de leur temps à mon
travail.
Je remercie bien évidemment mes parents pour leur soutien moral et (surtout) financier tout
aulongdesétudesquiontprécédémathèse.
MerciàIritIdanpoursonaideprécieusesurlecode ATLAS12.
Merciàtouteslespersonnesavecquij’aieul’occasiondepartagerlebureauàunmoment ou
unautrede mon séjour à l’observatoire.Jeme souviendraiparticulièrementdelapériode passée
dansle bureaude Patrick Guillout (pour l’odeur dessandwichs ausalami), ainsi que la dernière
période passée avec mes deux collègues thésards Fabien Grisé et Alexis Klutsch. D’ailleurs, ils
s’unissent à moi pour remercier Patrick pour ses visites régulières qui ont souvent tourné à la
francherigolade.
Merciaux membresdel’équipe deshautesénergies, notamment à JeanHeyvaertspour avoir
acceptéd’êtrelerapporteurinternedemathèse.
Merci à Laurence et Adriana pour qui j’ai eu beaucoup de plaisir à préparer le thé (je crains
qu’ilfaillebientôtrecruterquelqu’un d’autrepourcettetache).
Merci à Hubert pour notre collaboration qui fut une expérience très enrichissante et pour les
diversesdiscussionsquenousavonseucesdernièresannées.
Merciàtouslesétudiantsauxquelsj’aieuleplaisird’enseignerdurantmathèse.
MerciàBrunopourm’avoirrenduserviceàdemultiplesoccasions(enparticulierpourm’avoir
réparémaselledevélo).
Ungrandmerciàtouslesdoctorants,stagiairesetlesautrespersonnesquej’aieul’occasionde
côtoyerpendantmathèse.MerciàJean-JulienFleckpoursonscriptmkthesequim’afaitgagner
untempsprécieuxdanslarédactiondecemanuscrit.
ivTabledesmatières
I Introduction 1
1. Aspectshistoriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. LesvariablescataclysmiquesetlesbinairesXdefaiblemasse:caractéristiquesob-
servationelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.1. Lesvariablescataclysmiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2. LesbinairesXdefaiblemasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3. Généralitéssurlessystèmesbinaireseninteraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3.1. GéométriedeRoche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.2. TransfertdemassepardébordementdulobedeRoche . . . . . . . . . . . . . 5
3.3. Systèmesmagnétisés/non-magnétisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.4. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4. Ledisqued’accrétion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.1. Formationdudisque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.2. Lecouplevisqueux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.3. Ledisquemince . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.4. Paramétrisationαdelaviscosité -origine physiquedelaviscosité . . . . . . 9
4.5. Echellesdetempsdansledisque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.5.1. Letempsdynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.5.2. Letempsvisqueux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.5.3. Letempsthermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.5.4. Hiérarchiedeséchellesdetempsdansundisquemince . . . . . . . . . 11
4.6. Instabilitésdanslesdisquesd’accrétion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.6.1. Instabilitéthermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.6.2. Instabilitévisqueuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.6.3. Instabilit