Etude de trous noirs stellaires accrétants avec le

le 5/12/03
le 5/12/03 JJC 2003, La Roche
JJC 2003, La Roche- -en en- -Ardenne, Belgique Ardenne, Belgique 1 1/14 /14
Etude de trous noirs stellaires
Etude de trous noirs stellaires
accrétants avec le satellite INTEGRAL
accrétants avec le satellite INTEGRAL
Marion Cadolle Bel
Marion Cadolle Bel
DEA Astrophysique et Méthodes Associées
DEA Astrophysique et Méthodes Associées
Thèse 1
Thèse 1ère
ère année, Service d’Astrophysique, CEA Saclay, France
année, Service d’Astrophysique, CEA Saclay, France

le 5/12/03
le 5/12/03 Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL
Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL 2
2/14 /14
Formation d’objets compacts (OC)
Formation d’objets compacts (OC)
z
z« Vie » d’une étoile = lutte permanente
« Vie » d’une étoile = lutte permanente gravité / pression radiative gravité / pression radiative
z
z« Mort » par
« Mort » par effondrement effondrement gravitationnel (supernovae=SN) gravitationnel (supernovae=SN)
10
1046
46 J libérés = rayonnement EM d’une galaxie entière pendant 30 ans
J libérés = rayonnement EM d’une galaxie entière pendant 30 ans ! !
z
zDéfinition de la
Définition de la compacité compacité : : Ξ
Ξ~
~ E EGrav
Grav / Mc
/ Mc2
2
Naine blanche (NB)
Naine blanche (NB) 10 10-
-4 4≤
≤Ξ
Ξ≤
≤10 10-
-3 3(e
(e-
-d
dé ég gé én né ér ré és) s)
Etoile
Etoile à àneutrons (EN) neutrons (EN) Ξ
Ξ~ 2
~ 2 10 10-
-1 1 (I
(IF
F entre neutrons)
entre neutrons)
Trou noir (TN)
Trou noir (TN) Ξ
Ξ~
~ 1 (rien ne s 1 (rien ne s’ ’oppose) oppose)
v libération
v libération > c, le + compact > c, le + compact
Aucun rayonnement émis par TN…
Aucun rayonnement émis par TN…
domaines
domaines X Xet et gamma gamma à expliquer…(environnement ?) à expliquer…(environnement ?)

le 5/12/03
le 5/12/03 Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL
Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL 3
3/14 /14
Définition d’un trou noir
Définition d’un trou noir
z
zRégion causalement
Région causalement déconnectée déconnectée de l’Univers de l’Univers
Horizon à R
Horizon à RS
S= 2GM/c
= 2GM/c2
2
z
z2 types authentifiés
2 types authentifiés
-
-
stellaire
stellaire
(entre 3 et 20 M
(entre 3 et 20 M~
~) : reste d’
) : reste d’ étoile étoile massive massive (SN type II) (SN type II)
-
-
massif
massif
(entre 10
(entre 105
5et 10
et 109
9M
M~
~) :
) : noyaux noyaux de de galaxies galaxies
z
z2 cas incertains
2 cas incertains
-
-galaxies ultra lumineuses (masse intermédiaire) galaxies ultra lumineuses (masse intermédiaire)
-
-« mini » trous noirs « mini » trous noirs primordiaux primordiaux

le 5/12/03
le 5/12/03 Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL
Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL 4
4/14 /14
Système binaire X
Système binaire X
z
zSystème :
Système : OC OC (EN, TN) + (EN, TN) + étoile compagnon étoile compagnon
Fonction de masse
Fonction de masse : limite inférieure de M : limite inférieure de M
z
z>
> 200 dans la Voie Lactée 200 dans la Voie Lactée
TN (masse stellaire) :
TN (masse stellaire) : ~ ~3 10 3 108
8, 1000
, 1000 M MSgrA
SgrA* *!
!
z
zIntérêts astrophysiques variés
Intérêts astrophysiques variés
z
z2 classes
2 classes
-
-
HMXB
HMXB
(compagnon massif, O ou B) : Cygnus X
(compagnon massif, O ou B) : Cygnus X- -1 1
-
-
LMXB
LMXB
(compagnon de faible masse) : XTE 1720, H 1743
(compagnon de faible masse) : XTE 1720, H 1743
1/3 non persistants = TRANSIENTS
1/3 non persistants = TRANSIENTS
Étude de systèmes binaires à TN : plusieurs états spectraux à
Étude de systèmes binaires à TN : plusieurs états spectraux à
comprendre et à modéliser (de 0,1 keV au MeV)
comprendre et à modéliser (de 0,1 keV au MeV)

le 5/12/03
le 5/12/03 Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL
Etude de trous noirs stellaires avec INTEGRAL 5
5/14 /14
L’accrétion dans les systèmes
L’accrétion dans les systèmes
binaires
binaires
z
zChute
Chute gravitationnelle gravitationnelle énergie énergie cinétique cinétique acquise acquise
transformée en chaleur puis en
transformée en chaleur puis en rayonnement rayonnement
E
Ecin
cin =
= Ξ
Ξmc
mc2
2 L
Lacc
acc
z
zTN : dégage jusqu’à
TN : dégage jusqu’à 42 42 % %de l’énergie de masse de matière de l’énergie de masse de matière
accrétée
accrétée
z
zLuminosité d’
Luminosité d’ Eddington Eddington (Thompson sur e (Thompson sur e-
-)
)
en égalisant
en égalisant P Prad
rad et gravitation
et gravitation