Dissertations / Theses: 'Étoile à neuton'

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Kiendrébéogo, Ramodgwendé Weizmann. "Développements pour l'observation et la caractérisation des sources multi-messagers d'ondes gravitationnelles lors des campagnes d'observation LIGO-Virgo-KAGRA." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. https://theses.hal.science/tel-04796327.

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Abstract:

Les campagnes d'observation d'Advanced LIGO/Virgo ont révélé la physique complexe des fusions d'étoiles à neutrons binaires (BNS) et de trous noirs binaires. En 2017, la découverte simultanée des ondes gravitationnelles (OG) et des contreparties électromagnétiques (EM) d'une fusion de BNS a offert une vision détaillée de ce phénomène, avec de nombreux résultats en astrophysique, notamment sur la matière ultra-dense. Cependant, depuis lors, aucune nouvelle détection multi-messagers n'a été réalisée. Cela est dû aux défis des alertes rapides des OG, de la réactivité des télescopes et du traitement des données pour identifier les contreparties EM.L'identification des contreparties EM permet des études scientifiques majeures, comme les contraintes sur l'équation d'état des étoiles à neutrons, la mesure du taux d'expansion de l'univers et la nucléosynthèse des éléments lourds lors d'une kilonova. Pour un suivi rapide, il est essentiel de réduire la zone de localisation du ciel. Les sensibilités variées des détecteurs montrent la complexité du suivi des OG, notamment lors des campagnes LIGO/Virgo/KAGRA (LVK). De nombreux signaux d'OG issus de fusions de binaires compactes sont masqués par le bruit des détecteurs et peuvent être détectés si ce bruit est réduit. Pour maximiser les résultats scientifiques des détecteurs d'OG de LVK, il est crucial de diminuer ce bruit, causé par le bruit environnemental, les artefacts instrumentaux et des bruits plus fondamentaux et irréductibles. L'identification d'événements supplémentaires dépend de notre capacité à réduire ce bruit. Le bruit et la sensibilité influencent directement notre capacité à extraire des informations des signaux d'OG.Pour atténuer ces effets, j'ai développé de nouveaux outils et techniques, tout en améliorant plusieurs anciens. Ces outils d'analyse incluent : i) l'amélioration des capacités du Nuclear Multi-messenger Astronomy (NMMA), une bibliothèque Python pour sonder la physique nucléaire et la cosmologie par une analyse multi-messagers ; ii) la mise à jour et la configuration de télescopes comme le Zwicky Transient Facility (ZTF), le Vera C. Rubin Observatory's Legacy Survey of Space and Time (LSST) et l'Ultraviolet Transient Astronomy Satellite (ULTRASAT) au sein du Gravitational-wave Electromagnetic Optimization (gwemopt), un outil de simulation de détection de contrepartie EM, à travers un télescope et des informations sur la carte du ciel de l'événement ; iii) l'injection d'une nouvelle distribution, PBD/GWTC-3, dans Ligo.Skymap pour les scénarios d'observation, définissant toutes les populations de coalescence de binaires compacts ; iv) le développement du NMMA-Skyportal, une pipeline intégrant les alertes du ZTF, l'outil Skyportal, une plate-forme collaborative pour l'astronomie temporelle, et NMMA pour discriminer la nature des courbes de lumière en temps réel.De plus, ce travail fournit des projections aux astronomes intéressés par les données produites par les détecteurs d'OG et des contraintes attendues sur le taux d'expansion de l'univers basées sur les données à venir. Ces résultats sont utiles pour ceux qui analysent les données d'OG et recherchent des contreparties EM aux fusions d'étoiles à neutrons. Enfin, pour répondre à la problématique des "signaux astrophysiques noyés" sous le seuil du bruit, j'ai appliqué l'algorithme DeepClean, un réseau de neurones convolutif unidimensionnel, pour estimer, analyser et soustraire les bruits stationnaires et non-stationnaires dans le détecteur Virgo. Une première pour Virgo. En plus de préserver l'intégrité du signal astrophysique, l'algorithme améliore le rapport signal sur bruit du détecteur
The Advanced LIGO/Virgo observation campaigns have revealed the rich and diverse physics of binary neutron star (BNS) and binary black hole mergers. In 2017, the simultaneous discovery of GWs and electromagnetic (EM) counterparts from a BNS merger provided an exceptionally detailed view of this extreme phenomenon, yielding numerous results in both astrophysics and physics, particularly on the behavior of ultra-dense matter. However, despite enormous efforts, no new multi-messenger detections have been made since. This is due to the formidable observational challenge posed by the rapid and precise alerts of GWs, the immediate reactivity of a network of telescopes, and the online data processing required for the identification of EM counterparts.The identification of EM counterparts enables numerous high-priority scientific studies, such as constraints on the equation of state of neutron stars, the measurement of the universe's expansion rate, and the r-process nucleosynthesis of heavy elements produced during a kilonova. For a rapid follow-up of possible counterparts to these events, we must reduce the sky-localization area where the event occurs. However, the significantly different sensitivities of the detectors demonstrate how challenging gravitational-wave (GW) follow-up can be. This is the case for the fourth (ongoing) and fifth LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) observation campaigns. Many GW signals from compact binary mergers are hidden by detector noise and can be detected if the noise is sufficiently reduced. To maximize the scientific outcome of the LVK GW detectors, such as the detectability of pre-merger signals, noise must be significantly reduced. Several factors contribute to this noise, undermining the detector's sensitivity, including environmental noise, instrumental artifacts, and some more fundamental and irreducible noises. The identification of additional sub-threshold events is therefore linked to our ability to reduce noise in the instruments. Noise and sensitivity directly influence our capacity to extract information from GW signals.To mitigate these effects, I initially developed new tools and techniques while also making several improvements to existing ones. These analysis tools include, among others, i) enhancing the capabilities of the Nuclear Multi-messenger Astronomy (NMMA), a Python library for probing nuclear physics and cosmology with multi-messenger analysis; ii) updating and configuring telescopes such as the Zwicky Transient Facility (ZTF), the Vera C. Rubin Observatory's Legacy Survey of Space and Time (LSST), and the Ultraviolet Transient Astronomy Satellite (ULTRASAT) within Gravitational-wave Electromagnetic Optimization (gwemopt), a tool for simulating detections using a telescope and event sky map information; iii) injecting a new distribution, PBD/GWTC-3, into Ligo.Skymap for "observing scenarios". This new distribution can define all populations of compact binary coalescences with a single law; iv) developing NMMA-Skyportal, a pipeline that integrates ZTF alerts, the Skyportal tool, a collaborative platform for time-domain astronomy, and NMMA to discriminate the nature of light curves in real-time.Moreover, this work provides projections for astronomers interested in data produced by GW detectors, as well as expected constraints on the universe's expansion rate based on forthcoming data. These results are useful to those analyzing GW data and those seeking EM counterparts to neutron star mergers. Finally, to address the problem of "astrophysical signals bathing" below the noise threshold, I applied the DeepClean algorithm, a one-dimensional convolutional neural network, to estimate, analyze and subtract stationary and non-stationary noises in the Virgo detector. A first for the Virgo detector. In addition to preserving the integrity of the astrophysical signal, the algorithm improves the detector's signal-to-noise ratio

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Kundu, Anu. "Contribution of multipolar electromagnetic fields to the radio and high energy emission of pulsars." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAE014/document.

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Abstract:

L'étude du champ électromagnétique autour des étoiles à neutrons est l'une des méthodes vitales pour comprendre la physique des pulsars. Alors que la plupart des publications utilisent l'hypothèse d'un champ électromagnétique dipolaire centré standard, des études récentes se sont concentrées sur l'inclusion de composantes de champ multipolaire plus élevées et ont présenté une image plus générale pour les pulsars dans lesquels le moment du dipôle magnétique est décalé du centre de l'étoile. Ce travail discute des conséquences d'un dipôle magnétique rotatif excentré dans le vide en montrant diverses caractéristiques des lignes de champ magnétique et de l'émission de pulsar. Une étude à large bande du spectre du rayonnement pulsar est également présentée par la création de cartes des différentes régions d'émission des pulsars distinguées sur la base de leur fréquence dans le but principal de rechercher l'évolution du profil d'impulsion avec la fréquence. La thèse présente tous les résultats ci-dessus accompagnés des discussions nécessaires pour comprendre les modèles théoriques utilisés et les détails des méthodes numériques appliquées
Studying the electromagnetic field around neutron stars is one of the vital methods to understand the physics of the pulsars. While major literature uses assumption of a standard centred dipolar electromagnetic field, recent studies have focused on including higher multipolar field components and have presented a more generalized picture for pulsars in which the magnetic dipole moment is shifted off from the centre of the star. This work discusses the consequences of an off centred rotating magnetic dipole in vacuum by showing various characteristic features of magnetic field lines and pulsar emission. A broadband spectrum study of pulsar radiation is also laid out by creating maps of different emission regions of pulsars distinguished on the basis of their frequency with the main aim of looking for the evolution of the pulse profile with frequency. The thesis presents all the above results accompanied by the necessary discussions to understand the theoretical models used and the details of the numerical methods applied

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Martin, Noël. "Modes collectifs et hydrodynamique dans la croûte interne des étoiles à neutrons." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS251/document.

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Abstract:

Les étoiles à neutrons ont été largement étudiées depuis que Baade and Zwicky ont postulé leur existence en 1934. Ces études ont été et sont réalisées à l'interface de différents domaines de la physique tels que : l'astrophysique en rayons X, l'observation des pulsars, la relativité générale et plus dernièrement les ondes gravitationnelles, la physique du solide, ainsi que la physique nucléaire. Dans cette thèse nous nous concentrerons sur la description des étoiles à neutrons dans le cadre de la physique nucléaire et précisément de la croûte interne de l'étoile. Ces étoiles sont caractérisées par une masse importante de l'ordre d'une à deux masses solaires dans un rayon de 10 km. Quant à leur structure interne elle peut être décrite en trois strates : la croûte externe, la croûte interne et le cœur. La croûte externe correspond à un réseau cristallin de noyaux atomiques et un gaz d'électrons relativistes. Vient ensuite la croûte interne, définie lorsque les noyaux de la croûte externe sont si riches en neutrons qu'ils les libèrent dans le milieu pour former un gaz. Ici, nous ne parlons plus de noyaux mais d'agrégats car tous les nucléons qui les composent ne sont plus systématiquement liés. Cette structure complexe et sa composition est à l'origine de nombreuses propriétés caractéristiques des étoiles à neutrons.C'est ainsi que nous construirons notre étude en trois parties. Tout d'abord nous commencerons par traiter le gaz de neutrons entourant les agrégats. Le gaz de neutrons que nous considérons uniforme ici est superfluide et devrait donc présenter un mode de Goldstone. Cette description sera effectuée à l'aide de la QRPA. Puis nous en viendrons à la description des agrégats. Dans ces conditions on s'attend à observer des cristaux de sphères, des cylindres et des plaques de matière nucléaire, que nous décrirons grâce à l'approximation ETF. Puis nous terminerons par la description de l'interaction entre les agrégats et le gaz au niveau dynamique, et ce dans le cadre de la théorie hydrodynamique. Ces résultats seront appliqués à l'astrophysique et en particuliers aux glitches
Neutron stars have been extensively studied since Baade and Zwicky have proposed their existence in 1934. Their description is at the interface of numerous domains of physics, e.g., X-ray astrophysics, pulsar signal observation, general relativity and nowadays gravitational waves, solid state physics, and also nuclear physics. In this thesis we will concentrate on the nuclear physics description, especially of the inner crust. These stars are charaterized by their large mass from one to two solar masses, in a radius of 10 km. Their inner structure can be divded in three major layers: the outer crust, the inner crust and the core. The outer crust consists of nuclei coexisting with an electron gas to ensure charge neutrality. If one goes deeper into the crust, the ratio of neutrons with respect to the total nucleon number increases. Eventually, the excess of neutrons in the nuclei gets so high that they drip out from the nuclei and create a dilute neutron gas. From now on, we will speak of nuclear clusters instead of nuclei. This phenomenon defines the limit between the outer crust and the inner crust. This complicated structure and composition is at the origin of many characteristic properties of neutron stars. Hence, we will construct our work in three major parts. First, we start to account for the neutron gas surrounding the clusters, which we treat as uniform. Here, the neutron gas is assumed to be superfluid, and one can expect a Goldstone mode. This description will be done in the framework of QRPA. Second, we will focus on the study of properties of the clusters contained in the inner crust. Under these conditions we expect to see cystal of spheres, rods and plates of bound nucleons, that we will describe with the help of the ETF approximation. Third, we will finish by treating the interaction between the clusters and the gas with hydrodynamics. The results will be applied to astrophysics and in particular to glitches

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Gourgoulhon, Eric. "Étoiles à neutrons, étoiles de quarks, trous noirs et ondes gravitationnelles." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004260.

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Abstract:

Cette thèse d'habilitation présente des études numériques d'objets compacts (étoiles à neutrons, étoiles de quarks étranges, trous noirs), principalement considérés comme sources d'ondes gravitationnelles pour les détecteurs VIRGO et LISA.

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Marques, Miguel. "Relativistic rapidly differentially rotating hot neutron stars." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEO007/document.

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Abstract:

Les étoiles à neutrons sont parmi les objets les plus extrêmes dans l'univers. Elles sont des étoiles compactes, nées à la suite d'une explosion de supernova gravitationnelle, au point final de l'évolution stellaire. Le champ gravitationnel y est très fort, et la matière à l'intérieur atteint des densités extrêmement élevées. Elles sont donc des "laboratoires" prometteurs, non seulement pour tester le régime de champ fort en relativité générale, mais aussi pour en apprendre davantage sur la physique nucléaire à haute densité, qui actuellement ne peut pas être reproduit avec des expériences terrestres. Ainsi, les étoiles à neutrons nous permettent d'adresser des questions telles que l'existence éventuelle de particules autres que nucléons à haute-densité. À cause de la naissance violente de ces objets, les étoiles à neutrons très jeunes, que l'on appelle proto-étoiles à neutrons, sont également très chaudes, et souvent en rotation différentielle rapide. Dans cette thèse nous avons pour but de développer un modèle stationnaire d'une telle proto-étoile à neutrons.Ainsi, nous présentons une nouvelle méthode pour calculer numériquement les équations d'équilibre d'un fluide parfait relativiste, axisymétrique et stationnaire, en rotation différentielle et à température finie, valable pour une équation d'état réaliste. Nous présentons en détail le code (accessible au public) développé. Nous avons appliqué ce code avec des nouvelles équations d'état réalistes à température finie, basée sur une théorie relativiste du champ moyen, en incluant tous les degrés de liberté hyperoniques. Nous avons calculé des modèles relativistes stationnaires de proto-étoiles à neutrons en rotation différentielle rapide. Nous allons discuter les applications de nos modèles pour explorer plus en détail la physique de ces objets
Neutron stars are among the most extreme objects in the universe. They are compact stars born as the aftermath of a core-collapse supernova explosion, at the endpoint of stellar evolution, with a strong gravitational field, and extremely high densities. They are therefore promising 'laboratories', not only to test the strong-field regime of general relativity, but also to learn about nuclear physics in the high density regime, which presently is not accessible in earth based experiments. This allows to address questions such as the possible existence of particles other than nucleons at high-densities. As a consequence of the violent birth of these objects, new-born (proto-)neutron stars are extremely hot and, in general, rapidly rotating, which raises interesting problems in the task of developing a stationary model of such objects.In this thesis, we present a new self-consistent method to numerically compute the equilibrium equations of stationary axisymmetric relativistic (differentially) rotating perfect fluids at finite temperature, with a realistic equation of state. We introduce in detail the (publicly available) code in which we implemented the described numerical scheme. We use newly developed realistic equations of state with finite temperature, which are based on density dependent relativistic mean field theory, and in which all hyperonic degrees of freedom are included, to compute realistic stationary relativistic models of rapidly differentially rotating proto-neutron stars. We discuss future applications of our code for further exploring the physics of proto-neutron stars

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Chamel, Nicolas. "Entraînement dans l'écorce d'une étoile à neutrons." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011130.

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Abstract:

Ce travail traite des aspects macroscopiques et microscopiques de l'écorce interne d'une étoile à neutrons, formée d'un solide de noyaux plongé dans un superfluide de neutrons. Une première partie expose une formulation quadridimensionnelle covariante de l'hydrodynamique non relativiste d'un mélange de fluides parfaits, basée sur un principe variationnel convectif. Ce formalisme est appliqué à la description de l'écorce, comme un mélange de deux fluides, un superfluide de neutrons et un plasma de noyaux et d'électrons, couplés par un entraînement non dissipatif. La seconde partie est dédiée à l'étude microscopique de cet entraînement.
Appliquant des méthodes de champ moyen au-delà de l'approximation de Wigner-Seitz, nous montrons que cet entraînement résulte de la diffraction de Bragg des neutrons libres sur les noyaux. Celle-ci se traduit par une masse de neutron effective "mésoscopique", qui, contrairement à la masse effective "microscopique", est très grande devant la masse "nue", dans les couches intermédiaires.

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Fortin, Morgane. "Evolution & dynamics of neutron stars : from microphysics to astrophysics." Observatoire de Paris, 2012. http://www.theses.fr/2012OBSP0216.

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Abstract:

Les étoiles à neutrons sont le résidu d'étoiles massives et sont formées lors de la supernova qui marque la fin de leur vie. Avec un rayon d'une dizaine de kilomètres pour une masse de une à deux fois celle du Soleil, elles sont des corps très denses et relativistes, supportés par l'interaction forte. Cette thèse traite de la modélisation théorique de trois aspects de la dynamique et de l'évolution des étoiles à neutrons : l'évolution thermique des étoiles à neutrons isolés et de celles accrétant de la matière d'une étoile compagnon, l'influence des propriétés élastiques de leurs parties solides sur la rotation des étoiles à neutrons accrétantes. La confrontation avec les observations permet de sonder les propriétés de la matière à hautes densité
Neutron stars are the remnant of massive stars and are created during the core-collapse supernova that marks the end of their life. With a radius of a tenth of kilometers for a mass of one to two times the one of the Sun, they are very dense and relativistic objects sustained by the strong interaction. This thesis deals with the theoretical modeling of three aspects of the evolution and dynamics of neutron stars : the thermal evolution of isolated neutron stars and neutron stars accreting matter from a companion star, the influence of the elastic properties of their solid parts on the rotation of isolated neutron stars and the rotational evolution of accreting neutron stars. The confrontation with the observations enables to probe the properties of dense matter

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Mancini, Pires Adriana. "Population study of radio-quiet and thermally emitting isolated neutron stars." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/MANCINI_PIRES_Adriana_2009.pdf.

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Abstract:

The main objective of the thesis is to study the properties of the Galactic population of radio-quiet and thermally emitting isolated neutron stars (INSs). This is done by studying further the existing neutron star sample of nearby seven sources, known as the “Magnificent Seven” (M7), as well as by searching for new candidates and constraining possible populations. During the thesis, we investigated the proper motions of three of the faintest M7 in X-rays with the satellite Chandra. This work allowed us to constrain the neutron star displacement in two cases as well as to accurately determine the high proper motion of a third source, for the first time in X-rays with a significance approaching 10 standard deviations (Motch, Pires, Haberl, & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope, & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). The search of new INS candidates in the serendipitous catalogue of the XMM-Newton Observatory, with more than 120; 000 X-ray sources, had as well the aim to constrain the spatial density of thermally emitting sources located beyond the solar vicinity. This work allowed the long awaited discovery of a new thermally emitting INS with properties similar to those of the seven nearby sources discovered by ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Moreover, deep optical observations with SOAR and the ESO-VLT have been obtained during the thesis work in order to optically identify a handful of INS candidates that have been selected among more than 72; 000 sources (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finally, population synthesis of Galactic thermally emitting INSs allows constraining the global properties of this population based on the whole sample of XMM-Newton observations. By estimating the density of similar sources at more remote distances in the Milky Way, the final objective is to determine whether the spatial density derived from the group of seven nearby sources is a local anomaly caused by the Sun’s current location near regions of active stellar formation of the Gould Belt
La présente thèse de doctorat porte sur la population d'étoiles a neutrons isolées thermiques dénuées d'émission radio dans la Galaxie. Les mouvements propres de trois étoiles à neutrons ont été étudiés avec le satellite Chandra. Ce travail a permis de contraindre le déplacement dans deux cas et a mis en évidence pour la première fois dans le domaine des rayons X le mouvement propre d'une troisième source (Motch, Pires et al. 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires el al. 2009, A&A 497, 423). La recherche de nouveaux candidats dans le catalogue du satellite XMM~Newton, avec plus de 120 mille sources, a eu également comme but de contraindre la densité spatiale des sources X thermiques situées à grandes distances. Ce travail a mené a la découverte très attendue d'une nouvelle étoile à neutrons isolée (Pires, Motch et al. 2009, A&A 498, 233). En outre, des observations optiques profondes ont été utilisées pour identifier l'échantillon des candidats qui ont été sélectionnées parmi plus de 72 milles sources (Pires, Motch and Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finalement, le travail de modélisation permet de contraindre les propriétés globales de cette population a partir du relevé constitue par l'ensemble des observations failes par XMM-Newton. Ce travail a pour but de déterminer si la densité spatiale déduite du groupe de sept étoiles connues est une anomalie causée par notre position actuelle proche des zones actives de formation d'étoiles de la ceinture de Gould en estimant la densité des sources similaires dans la Voie Lactée à plus grande distance
O objetivo da tese é estudar as propriedades da população Galáctica de estrelas de nêutrons isoladas com emissão térmica em raios X mas silenciosas em rádio. Isto é feito investigando-se a amostra existente de sete fontes próximas, conhecidas como “Magnificent Seven” (M7), assim como através da procura por novos candidatos e restringindo possíveis cenários e populações. Durante a tese, nós investigamos os movimentos próprios de três das mais fracas fontes em raios X com o satélite Chandra. Este trabalho nos permitiu restringir o deslocamento da estrela de nêutrons em dois casos assim como medir com grande precisão o alto valor de movimento próprio de uma terceira fonte, pela primeira vez em raios X com uma significância alcançando 10 desvios-padrão (Motch, Pires, Haberl, & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope, & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). A procura por novos candidatos a estrelas de nêutrons isoladas no catálogo de fontes do satélite XMM-Newton, com mais de 120; 000 fontes de raios X, teve igualmente como objetivo restringir a densidade espacial de fontes com emissão térmica situadas além da vizinhança solar. Este trabalho levou à aguardada descoberta de uma nova estrela de nêutrons isolada em processo de resfriamento, a qual exibe propriedades similares às sete fontes descobertas pelo ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Mais ainda, observações óticas profundas com os telescópios SOAR e ESO-VLT foram obtidas durante a tese de maneira a identificar no óptico a amostra mais brilhante de candidatos a estrelas de nêutrons, os quais foram selecionados entre mais de 72; 000 fontes (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finalmente, a síntese de população de estrelas de nêutrons isoladas Galácticas permite restringir as propriedades globais da população com base na amostra total de observações em raios X realizadas com o satélite XMM-Newton. Estimando-se a densidade de fontes similares a maiores distânciasna Via Láctea, o objetivo final é determinar se a densidade espacial derivada do grupo de sete estrelas próximas corresponde a uma anomalia local causada pela proximidade do Sol em relação a regiões de ativa formação estelar do Cinturão de Gould

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Voisin, Guillaume. "Simulation numérique de la magnétosphère des pulsars : étude détaillée de processus radiatifs." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEO015/document.

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Abstract:

Les pulsars sont des étoiles à neutron hautement magnétisées en rotation rapide produisant un rayonnement pulsé. Cette thèse est dédiée à leur magnétosphère, c'est à dire la zone proche de l'étoile à neutron, remplie d'un plasma entraîné par la rotation rapide de celle-ci. Il a été montré dès 1969 que la magnétosphère doit avoir des zones très peu denses arborant des champs électriques intenses capables d'accélérer le plasma raréfié de ces régions à des énergies très élevée le long du champ magnétique. La courbure des lignes de champ, couplé avec la rotation d'une particule autour du champ, cause un rayonnement dit de « synchro-courbure ». L'énergie est rayonnée essentiellement en photons gamma (g). Ces photons peuvent ensuite être convertis par interaction quantique photon γ-champ magnétique ou γ-γ en une paire électron-positron e+e- dont chaque composante rayonne à son tour, résultant en une cascade qui alimente la magnétosphère en plasma. Cette thèse traite particulièrement de deux phénomènes clefs de ces cascades : le rayonnement de synchro-courbure et la création de paires par interaction γγ.La théorie quantique du rayonnement de synchro-courbure est développée pour la première fois à partir des principes de base de l'électrodynamique quantique. Les paramètres compatibles avec les approximations du calcul correspondent à une large gamme de conditions physiques typiques des magnétosphères de pulsars. Les transitions quantiques sont considérées dans l'approximation continue lorsqu'elles impliquent un saut de l'impulsion de la particule dans la direction parallèle au champ, et discrète dans la direction perpendiculaire. Il en résulte un spectre tendant asymptotiquement vers les descriptions classiques des rayonnement de courbure et de synchro-courbure mais présentant des déviations très importantes lorsque les transitions discrètes dominent le rayonnement.L’interaction γγ→e+e- a été étudiée dans le cas où un gamma réagit sur un fond de photons de basse énergie. Ce mécanisme est considéré comme potentiellement important lorsque le champ magnétique n'est pas assez fort pour produire des paires par le mécanisme γ-champ magnétique. Tout indique que le fond est anisotrope, c'est pourquoi nous avons développé un formalisme permettant de prendre en compte arbitrairement les anisotropies et de produire les spectres des particules produites. Appliqué à un modèle simple d'étoile rayonnant thermiquement en X, il en résulte une dépendance forte du taux de réaction sur la direction du photon gamma.Cette thèse comprend également un modèle de chronométrage du pulsar milliseconde dans un système triple J0337+1715. Ce pulsar orbite avec deux étoiles naines blanches dont les interactions mutuelles ne sont pas négligeables. Une intégration numérique, à l'ordre newtonien et post-newtonien, a été développée pour déterminer les orbites. Un modèle complet incluant le calcul des retards du système du pulsars au télescope a été réalisé. Le modèle s'ajuste aux données de chronométrage provenant du radiotélescope de Nançay avec des résidus d'écart-type inférieur à 2 µs. Un tel système permet en principe le test du principe d'équivalence fort gravitationnel par une technique similaire à celle employée lors des expériences de laser-lune, mais avec une précision sans précédent en régime de champ fort. Ce test requiert une évaluation rigoureuse des incertitudes sur chaque paramètre, échantillonnées grâce à un code MCMC. La validation du code et l'évaluation des incertitudes sont en cours
Pulsars are highly magnetized fast rotating neutron stars producing a pulsed radiation. This thesis is dedicated to their magnetosphere, namely the zone surrounding the star and filled with a plasma dragged by the rotation of the star. It was shown as soon as 1969 that the magnetosphere must have vacuum gaps, where intense electric fields develop that are capable of accelerating the rarefied plasma to very high energies along the magnetic field. The curvature of the field lines, together with the rotation around the magnetic field, results in the so-called « synchrocurvature » radiation. The energy is mostly radiated in gamma photons (γ). These photons may then be converted by the quantum processes γ photon-magnetic field or γ-γ in an electron-positron pair e+e-, each component of which then radiates at its turn which results in a cascade that provides plasma to the magnetosphere. This thesis particularly deals with two key phenomena of these cascades : synchrocurvature radiation and γγ pairs.The quantum theory of synchrocurvature radiation is developed for the first time from the first principles of quantum electrodynamics. The range of parameters compatible with the approximations of the derivation covers a wide range of physical conditions typical of pulsar magnetospheres. Quantum transitions are considered in the continuous limit when they imply a jump of the particle impulsion parallel to the magnetic field, and discrete when the jump is in the perpendicular direction. It results in a spectrum that asymptotically tends to the classical descriptions of curvature and synchrocurvature radiations but that presents very important deviations when the discrete transitions dominate the radiation.The γγ→e+e- process was studied in the case of the reaction of a gamma photon on a soft photon background. This mechanism is considered as potentially important when the magnetic field is nopt strong enough for the γ-magnetic field process to efficiently produce pairs. The soft background is most likely anisotropic, and that is why we developed a formalism allowing to arbitrarily take into account anisotropies, as well as produce the spectra of the outgoing particles so as to be able to feed the subsequent cascade consistently. Applied to a simple model of a star radiating thermal X rays, it results in a strong dependence of the reaction rate on the direction of the gamma photon.This thesis also includes a timing model of the millisecond pulsar in a triple system J0337+1715. This pulsar orbits with two white-dwarf stars, and their mutual interactions are not negligible. It follows that a numerical integration of the orbits was developed at Newtonian and first post-Newtonian orders. A complete model including the computation of delays from the star to the telescope was realized. This model is able to fit the timing data from the Nançay (France) radiotelecope with a standard deviation of less than 2µs. In principle, such a system allows to test the strong equivalence principle by a technique similar to that employed in Lunar-laser-ranging experiments, but with an unprecedented accuracy in the strong-field regime. This test demands a careful estimate of the uncertainties on each parameter, which we sample using a MCMC code. The validation of the code and the evaluation of the uncertainties are ongoing

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Chabanat, Eric. "Interactions effectives pour des conditions extrêmes d'isospin." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO10016.

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Abstract:

Un des principaux axe de recherche en physique nucleaire est l'etude des noyaux dans des conditions extremes en spin et isospin. Les outils les plus performants pour des predictions theoriques dans ce domaine sont les methodes microscopiques de type champ moyen, parmi lesquelles la methode hartree-fock basee sur l'approximation de particules independantes. L'ingredient fondamental de ce type d'approche theorique est l'interaction nucleon-nucleon effective representant la force nucleon-nucleon dans le noyau. La tendance actuelle etant d'etudier des noyaux toujours plus loin de la vallee de stabilite, il est necessaire de remettre en cause la validite des differentes interactions effectives utilisees jusqu'a present. Ce travail constitue une etude sur le moyen de construire une nouvelle interaction effective de type skyrme permettant d'effectuer des predictions theoriques sur les proprietes des noyaux loin de la vallee de stabilite. Il s'agit alors de realiser une etude complete de la matiere nucleaire infinie, symetrique et asymetrique jusqu'a la matiere composee exclusivement de neutrons. On montre dans ce cadre que le coefficient d'asymetrie, considere jusqu'alors comme la grandeur permettant de fixer les proprietes d'isospin d'une force effective, ne suffit pas pour decrire correctement des etats tres exotiques en isospin. Un nouveau type de contrainte est presente pour mieux explorer ce degre de liberte: l'equation d'etat de la matiere de neutrons. Il s'agit d'inclure dans la construction de la force effective cette equation d'etat, tiree d'un modele theorique pour lequel la description des rayons et masses des etoiles a neutrons est en bon accord avec les observations experimentales. On peut ainsi esperer construire des interactions de skyrme donnant des proprietes realistes des etats fondamentaux des noyaux tres riches en neutrons

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Fortin, Morgane. "Evolution & dynamics of neutron stars : from microphysics to astrophysics." Phd thesis, Observatoire de Paris, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00731478.

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Abstract:

Les étoiles à neutrons sont le résidu d'étoiles massives et sont formées lors de la supernova qui marque de la fin de leur vie. Avec un rayon d'une dizaine de kilomètres pour une masse de une à deux fois celle du Soleil, elles sont des corps très denses et relativistes, supportés par l'interaction forte. Cette thèse traite de la modélisation théorique de trois aspects de la dynamique et de l'évolution des étoiles à neutrons : l'évolution thermique des étoiles à neutrons isolées et de celles accrétant de la matière d'une étoile compagnon, l'influence des propriétés élastiques de leurs parties solides sur la rotation des étoiles à neutrons isolées et l'évolution de la rotation des étoiles à neutrons accrétantes. La confrontation avec les observations permet de sonder les propriétés de la matière à haute densité.

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Vincent, Stéphane. "Calcul des fréquences d'oscillations des modes axisymétriques des étoiles à neutrons en rotation." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4067.

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Abstract:

Ce travail traite de la dynamique des oscillations des étoiles à neutrons en rotation. La détection de ces oscillations et la connaissance de leurs propriétés (fréquences, temps d’amortissement) nous fourniraient de précieuses informations sur la structure interne de ces astres. Nous avons ainsi construit un code numérique qui décrit la propagation d’une perturbation en tenant compte à la fois de la rotation et des aspects dynamiques du fluide et de l’espace-temps. Nous montrons que les fréquences des oscillations dépendent de la vitesse de rotation de l’étoile et des propriétés des équations d’état de la matière nucléaire comme les coefficients d’incompressibilité ou d’adiabaticité. Nous avons également développé un scénario astrophysique qui permettrait d’exciter les modes d’oscillation des étoiles neutrons. Dans le cas où l’étoile subit un mini effondrement suite à une transition de phase du cœur, on montre que l’énergie disponible et la dissipation de cette énergie via l’émission d’ondes gravitationnelles permettraient de détecter l’énergie disponible et la dissipation de cette énergie via l’émission d’ondes gravitationnelles permettraient de ces oscillations par les interféromètres terrestres comme Advanced LIGO et EGO
In the same way that asteroseismology provides information about the interior of stars, the eventual detection of neutron star oscillation would impose constraints on the equation of state of nuclear matter. In the present work, the fundamental and first overtone frequencies of 1=0 modes of rotating neutron stars are calculating by taking into account the fluid and metric perturbations. We have found that the frequencies vary according to the incompressibility of the nuclear matter and the compactness of the equilibrium configuration. The detection possibility of an oscillating neutron star by the future generation of laser interferometers like advanced-LIGO and EGO was also examined, but it depends strongly on the energy released as well as on the fraction channelled into gravitational waves. We have shown that a signal could be detected by EGO up to 122 Mpc

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Limousin, Francois. "Etude de systèmes binaires d'objets compacts : étoiles à neutrons, étoiles de quarks étranges et trous noirs." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00067971.

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Abstract:

La détection des ondes gravitationnelles par les détecteurs interférométriques terrestres, tels que VIRGO ou LIGO, et par la mission spatiale LISA sera fortement facilitée par la connaissance théorique à priori du signal. On s'intéresse dans cette thèse à l'étude d'une des sources de rayonnement gravitationnel les plus importantes, à savoir les systèmes binaires d'objets compacts. Plus précisément, on considère, dans le cadre de la relativité générale, les dernières orbites de la phase de quasi-équilibre. Elles permettent, d'une part, de fournir des données initiales aussi réalistes que possible pour la phase de coalescence et, d'autre part, d'apporter de nombreuses informations sur les objets compacts émetteurs.

Un effort est fait pour améliorer, rendre ces données initiales les plus réalistes possible d'un point de vue astrophysique. Nous avons ainsi construits les premières séquences de binaires d'étoiles de quarks étranges, et ce pour différentes équations d'état. Contrairement au cas d'étoiles à neutrons polytropiques, la séquence se termine par une instabilité dynamique. Nous avons également calculé des configurations de binaires d'étoiles à neutrons à l'aide d'une théorie sans onde allant au delà de l'approximation communément admise de métrique spatiale conformément plate. Les solutions obtenues devraient être plus précises et de meilleures conditions initiales que celles réalisées jusqu'alors. Nous avons enfin étudié, pour des systèmes d'un seul trou noir puis des trous noirs binaires, l'influence de conditions de bords aux horizons provenant du formalisme des horizons isolés et regroupnt des ingrédients de quasi-équilibre.

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Giraud, Quentin. "Corrections général-relativistes à l’émission radio et haute énergie des pulsars." Thesis, Strasbourg, 2020. http://www.theses.fr/2020STRAE024.

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Abstract:

Les étoiles à neutrons sont des astres extrêmement denses, plus denses qu’un noyau atomique, formés au cours d’une supernova. Un étoile à neutrons typique concentre ainsi une masse supérieure à celle du Soleil dans son diamètre d’une vingtaine de kilomètres. D’après la théorie de la relativité générale, qui décrit la gravité comme une déformation de l’espace-temps, le champ gravitationnel de ces étoiles devrait affecter de manière non négligeable les rayonnements électromagnétiques à proximité de celles-ci. Au cours de ma thèse, j’ai simulé les émissions radio et haute énergie provenant de l’accélération de particules le long des lignes de champ magnétique d’une étoile à neutrons dans la métrique de Schwarzschild pour savoir comment le rayonnement ainsi produit allait être affecté par les déformations de l’espace-temps au voisinage de l’étoile à neutrons
Neutron stars are very dense objects, denser than an atomic nucleus, formed during a supernova. A typical neutron star concentrates a mass superior to the one of the Sun in its diameter of around twenty kilometers. According to general relativity, which describes gravity as a space-time distorsion, the gravitational field of those stars should have a non-negligible impact on electromagnetic radiations close to them. During my thesis, I have simulated radio and high-energy emission originating from particules accelerated along the magnetic field lines of the neutron star inside the Schwarzschild metric to have an insight of how this kind of radiations would be affected by space-time distorsions in the vicinity of the neutron star

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Siellez, Karelle. "Les systèmes binaires compacts comme sources de multimessagers : taux, distribution, émissions." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4055.

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Abstract:

La coalescence d'objets compacts (étoiles à neutrons entre elles ou étoile à neutrons avec un trou noir) émet des ondes gravitationnelles et on pense qu’elle produit un sursaut gamma court. Avec l'arrivée des détecteurs d'ondes gravitationnelles de seconde génération, on s'attend à détecter ce signal, qui est l'un des mieux modélisé.L'observation en coïncidence des ondes gravitationnelles émises par ce système et de l'émission électromagnétique sera une source d'informations considérable pour la compréhension de ces phénomènes, de leur progéniteur et du moteur central. Le but de ma thèse a été d’estimer ce taux de détections en coïncidence attendus en fonction des différents instruments. La première méthode se base sur les observations, j’ai donc sélectionné et étudié un échantillon de 31 sursauts gamma courts possédant une mesure de distance. Après avoir dérivé un taux local isotropique du nombre de sursauts gamma courts pour différents satellites, j’ai utilisé la seconde méthode de Monte Carlo avec la simulation de cette population de sursauts gamma courts. La différence entre les taux dérivés des observations et celui venant des simulations est expliqué par la présence d'une sous-population à bas redshift qui était sous-estimée auparavant. Cette thèse montre la faisabilité d'une étude en coïncidence et les stratégies observationnelles à adopter. La compréhension de notre échantillon de sursauts gamma courts, avec une nouvelle sous-population à bas redshift et basse-luminosité, est cruciale dans la préparation de ces détections simultanées
The coalescence of compact binaries (two neutron stars or a neutron star and a black hole) emits gravitational waves and are thought to produce a short Gamma-Ray Burst (sGRB). With the second generation of gravitational waves detector, the detection in coincidence of both electromagnetic and gravitational emission will open a new window in astrophysics; the multimessenger area. It will allow the understanding of this phenomena, their progenitor and central engine. The goal of this thesis was to made an estimation of the coincident rate for different instruments, using two different method. The first one was based on the oberservations. Thus, I selected a sample of 31 sGRBs of known redshift based on specific criteria. After studying the spectral, temporal and host properties, I derived the isotropic local rate corrected from all known biases. This result was then applied to different satellites and gravitational detectors. After that I simulated this population to confirm this coincident rate with the Monte Carlo simulations. The difference between the two results is explained by a low-redshift population that can't be reproduce by the simulations, and was underestimated before. After tested different parameters for the model, I conclude that this non reproducible population of faint sGRBs at low redshift might be due to an other sort of progenitor. This thesis shows the feasibility of a coincident detection and the observational strategy that should be adopted. The understanding of our sample of sGRB is crucial in the preparation of this coincident detection

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Baillot, d'Étivaux Nicolas. "Équation d’état de la matière à densité supranucléaire et application à l’émission thermique des étoiles compactes." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1168/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation théorique de l'équation d’état (EE) décrivant la matière nucléaire présente dans le coeur des étoiles à neutrons (EN), sous l'hypothèse qu'aucune transition de phase ne s'y produise. Nous utilisons un méta-modèle permettant i) d’incorporer directement les connaissances en physique nucléaire sous la forme de paramètres empiriques tels que la densité de saturation nucléaire, l’incompressibilité, l’énergie de symétrie; ii) de reproduire la plupart des modèles nucléoniques existants; et iii) d’explorer les régions inconnues à haute densité de façon la plus large possible. Pour chaque EE, nous déterminons un ensemble de solutions pour la masse et le rayon des EN, et nous effectuons une première sélection des EE compatibles avec la stabilité et la causalité de la matière nucléaire, ainsi que la masse maximale connues des EN. Nous confrontons ensuite ces EE aux observations d’émission thermique dans la gamme des rayons-X pour 7 EN soigneusement choisies. Pour la première fois, la modélisation théorique des EE est directement introduite dans l’analyse des données. Nous utilisons les dernières mesures effectuées par GAIA II pour fixer la distance des EN. Les paramètres du modèle d’émission thermique et de l’EE sont déterminés selon une méthode Bayésienne basée sur un algorithme Monte-Carlo par Chaîne de Markov. Nous déterminons ainsi la température de surface, la masse et le rayon des EN, ainsi que sur la valeur de certains paramètres empiriques tels que la dépendance en densité de l'énergie de symétrie (Lsym), la contribution isovectorielle au module d’incompressibilité (Ksym) ou encore le paramètre de distorsion isoscalaire (Qsat)
This thesis concerns theoretical modeling of the equation of state (EoS) describing nuclear matter in the core of neutron stars (NS), under the hypothesis that no phase transition occurs. We use a meta-model which is able to i) directly incorporate nuclear physics knowledge on the form of empirical parameters such as the nuclear saturation density, the incompressibility or the symmetry energy; ii) reproduce most of the existing models; iii) explore new behaviors at high densities in a very flexible way. For each EoS, we determine a set of solutions for the masses and radii of NS, and we make a first selection of the EoS that are compatible with the stability and causality constraints, as well as the maximum observed mass of NS. Then we confront these EoS to observational data coming from thermal emission in the soft X-ray domain, for 7 NS carefully chosen. For the first time, the theoretical modeling of the EoS is directly implemented in the data analysis. We use the recent measurments of GAIA II to constrain the distance to the NS. The parameters of the modeling of thermal emission as well as the empirical parameters entering in the EoS are determined by Bayesian methods using a Monte-Carlo by Morkov Chain algorithm. Therefore, we determine the surface effective tempreature, the masses and radii of NS, as well as some empirical nuclear parameters such as the density dependance of the symmetry energy (Lsym), the isovector incompressibility (Ksym), or the isoscalar squewness (Qsat)

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Babin, Jerome. "Synthèse et auto-assemblage de copolymères amphiphiles en étoile de type "miktoarm"." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00173489.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est l'étude de l'influence de l'architecture des copolymères à blocs sur les propriétés d'auto-assemblage en solution et en masse. Dans un premier temps, de nouvelles étoiles miktoarm amphiphiles AB2 -à base d'un bloc A hydrophobe de polystyrène et de différents blocs B hydrophiles de poly(acide acrylique), de poly(acide glutamique) et de poly(oxyde d'éthylène)- ont été élaborées en utilisant une stratégie de synthèse originale, fondée sur la combinaison de méthodes de polymérisation « vivante/controlée » et de réactions de modification chimique des bouts de chaîne. Ensuite, nous avons comparé les comportements auto-associatifs en solution diluée des étoiles miktoarm amphiphiles PS-b-(PAA)2 et PS-b-(PGA)2 avec ceux des copolymères à blocs linéaires de même composition. Nous avons également étudié l'effet de deux stimuli externes sur le comportement des objets auto-assemblés : la force ionique et le pH. Enfin, nous avons étudié les propriétés d'auto-organisation à l'état fondu de trois familles de copolymères à blocs : un système « flexible-flexible » PS-b-(PAA)n=1 ;2 et deux systèmes « rigide-flexible » PS-b-(PGA)n=1 ;2 et PS-b-(PBLG)n=1 ;2.

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Petri, Jérôme. "Structure électromagnétique globale autour des pulsars." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2002. http://www.theses.fr/2002STR16233.

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Bagot, Philippe. "Modèles de formation de systèmes doubles d'étoiles à neutrons." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20178.

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Abstract:

Cette these presente les resultats d'un code numerique modelisant les dernieres phases d'evolution de systemes binaires d'etoiles massives. Il apparait que la formation de pulsars binaires d'orbite large tel que psr j1518+49 depend fortement du formalisme adopte pour la phase en enveloppe commune. Dans un modele plus realiste, les interactions de maree peuvent influer fortement sur l'evolution orbitale. Nous montrons qu'il existe une perte d'efficacite du processus de synchronisation a l'approche de l'instabilite de darwin, independamment du modele de maree. Un etat proche de la synchronisation entraine alors une forte variation de la periode orbitale compatible avec les observations existantes pour certaines binaires x massives. Enfin, nous calculons l'evolution du taux de coalescence de systemes doubles d'etoiles a neutrons en fonction d'un taux evolutif de formation d'etoiles pour chaque type morphologique de galaxie

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Di, Gallo Luc. "Excitations collectives dans la croûte interne des étoiles à neutrons." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00667553.

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Abstract:

Nous avons étudié ici une nouvelle forme d'excitation, dite collective, dans la croûte interne des étoiles à neutrons. Dans cette partie de l'étoile, en se structurant, la matière prend des formes aux géométries originales appelées " phase pasta " et dont l'état est superfluide dans des conditions de température caractéristiques des étoiles à neutrons. L'objectif était de décrire des excitations dont les longueurs d'onde varient de la taille de la cellule de Wigner-Seitz à des très grandes valeurs. Ces dernières sont essentielles pour l'étude à basse énergie et représentent l'aspect macroscopique de ce milieu alors que les premières correspondent aux aspects microscopiques de la matière. Pour cela nous avons opté pour une approche fondée sur l'hydrodynamique des superfluides à plusieurs constituants. Ainsi, nous avons pris en compte les propriétés essentielles de la matière nucléaire telles que les vitesses du son. Le modèle que nous avons développé consiste essentiellement en l'étude de la propagation de perturbations à travers ces structures, par rapport à un équilibre hydrostatique. Nous nous sommes penchés sur le cas des structures en forme de plaques uniquement. Pour cela nous avons été conduits à définir des conditions aux bords, afin de modéliser les effets des interfaces. La périodicité du milieu a été prise en compte en utilisant le théorème de Floquet-Bloch. La résolution des équations nous a permis d'obtenir les spectres d'excitations de ces plaques. Nous en avons dégagé les propriétés physiques et nous avons utilisé ces spectres pour le calcul de chaleur spécifique. Ceci nous a permis d'étudier la contribution de ces excitations collectives en les comparant aux autres formes d'excitations possibles. Ainsi nous avons constaté que cette nouvelle contribution était loin d'être négligeable. Elle aura sa place à part entière dans les futurs calculs d'évolution thermique des étoiles à neutrons. Plus de détails sur http://lucdigallo.free.fr/spip.php?article14&lang=fr

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Di, Gallo Luc. "Excitations collectives dans la croûte interne des étoiles à neutrons." Phd thesis, Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077220.

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Abstract:

"Nous avons étudié ici une nouvelle forme d’excitation, dite collective, dans la croûte interne des étoiles à neutrons. Dans cette partie de l’étoile, en se structurant, la matière prend des formes aux géométries originales appelées « phase pasta » et dont l’état est superfluide dans des conditions de température caractéristiques des étoiles à neutrons. L’objectif était de décrire des excitations dont les longueurs d’onde varient de la taille de la cellule de Wigner-Seitz à des très grandes valeurs. Ces dernières sont essentielles pour l’étude à basse énergie et représentent l’aspect macroscopique de ce milieu alors que les premières correspondent aux aspects microscopiques de la matière. Pour cela nous avons opté pour une approche fondée sur l’hydrodynamique des superfluides à plusieurs constituants. Ainsi, nous avons pris en compte les propriétés essentielles de la matière nucléaire telles que les vitesses du son. Le modèle que nous avons développé consiste essentiellement en l’étude de la propagation de perturbations à travers ces structures, par rapport à un équilibre hydrostatique. Nous nous sommes penchés sur le cas des structures en forme de plaques uniquement. Pour cela nous avons été conduits à définir des conditions aux bords, afin de modéliser les effets des interfaces. La périodicité du milieu a été prise en compte en utilisant le théorème de Floquet-Bloch. La résolution des équations nous a permis d’obtenir les spectres d’excitations de ces plaques. Nous en avons dégagé les propriétés physiques et nous avons utilisé ces spectres pour le calcul de chaleur spécifique. Ceci nous a permis d’étudier la contribution de ces excitations collectives en les comparant aux autres formes d’excitations possibles. Ainsi nous avons constaté que cette nouvelle contribution était loin d’être négligeable. Elle aura sa place à part entière dans les futurs calculs d’évolution thermique des étoiles à neutrons. "
We study the spectrum of collective excitations in the inhomogeneous phases in the neutron star inner crust, In that part of the star, the structured matter takes an original shape called pasta phase and we expect it to be in a superfluid state. Our aim is to describe the whole range of wavelengths from the long-wavelength limit to wavelengths in the range of dimensions of the Wigner-Seitz cells. The former can be described by macroscopic approaches and is crucial for the low-energy part of the spectrum, while the latter is associated to modes usually described in microscopic calculations. We developed our model using a superfluid hydrodynamical theory allowing several components. This approach takes into account the main properties of nuclear matter through sound velocities for example. Our model consist in studying the propagation of perturbation of the hydrostatic equilibrium through structures with the shape of slabs. The effect of interfaces has been represented by defining boundary conditions and we used the Floquet-Bloch theorem in order to represent the periodicity of the structures. The resolution of equations gave us very interesting excitation spectrum. And as an application, we have discussed the contribution of these collective modes to the specific heat of the lasagne phase in comparison with other known contributions

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Sourie, Aurélien. "Modèles superfluides d'étoiles à neutrons en relativité générale : applications à la dynamique des pulsars." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEO002/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier différents aspects microscopiques et macroscopiques liés à la présence de superfluidité dans les étoiles à neutrons. Dans un premier temps, nous avons calculé des configurations stationnaires d'étoiles à neutrons superfluides en rotation, en relativité générale, basées sur l'utilisation d'équations d'état réalistes. A l'aide de ces configurations d'équilibre, nous avons ensuite développé un modèle simple de glitch, en relativité générale, vu comme un transfert de moment cinétique entre les neutrons superfluides et les particules chargées constituant l'étoile. Cela nous a permis d'obtenir des temps caractéristiques de montée qui pourront être comparés à de futures observations précises de glitches afin d'apporter de meilleures contraintes sur l'intérieur de ces étoiles. Enfin, nous nous sommes également intéressés à la dynamique des vortex superfluides, en présence de tubes de flux, dans le cas où les protons dans le coeur des étoiles formeraient un supraconducteur de type II
The aim of this thesis is to study different aspects, both microscopic and macroscopic, associated with the presence of a large amount of superfluid matter inside neutron stars. First, we computed stationary configurations of rotating superfluid neutron stars, in general relativity, using realistic equations of state. Based on these equilibrium configurations, we then developed a simple model of pulsar glitches, in general relativity, seen as angular momentum transfers between the superfluid neutrons and the charged particles composing the star. This enables us to infer spin-up time scales that could be compared with future accurate glitch observations, in order to get some constraints on the interior of neutron stars. Finally, we also focused on the dynamics of superfluid vortex lines, accounting for the presence of fluxtubes, if the protons are forming a type II superconductor in the core of neutron stars

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Monrozeau, Charlotte. "Nouvelle méthode expérimentale dédiée à l'étude des modes collectifs dans les noyaux exotiquesInfluence de la superfluidité sur le temps de refroidissement d'une étoile à neutrons." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112324.

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Abstract:

Les résonances géantes isoscalaires monopolaire (GMR) et quadrupolaire (GQR) ont été mesurées dans le 56Ni, grâce à une expérience de diffusion inélastique de deutons de 50 A. MeV réalisée au Grand Accélérateur National d'Ions Lourds. Il s'agit de la première observation de ces modes collectifs dans un noyau à courte durée de vie. Le faisceau secondaire était envoyé sur la cible active Maya, remplie de deutérium gazeux pur. Les deutons de recul étaient détectés par Maya et, pour les plus énergétiques, par un mur de neuf détecteurs en silicium. La GMR et la GQR sont centrées à 19. 3(0. 5) MeV et 16. 2(0. 5) MeV. Les distributions angulaires correspondantes ont été extraites entre 3 et 7 deg. Dans le centre de masse. Une analyse DWBA utilisant des densités de transition RPA a montré que la GMR et la GQR épuisent 136(27) % et 76(14) % de la règle de somme pondérée en énergie. D'autre part, un modèle Hartree-Fock-Bogoliubov à température finie ! a été mis au point pour décrire les dix cellules de Wigner-Seitz composant l'écorce interne des étoiles à neutrons et calculer microscopiquement leur chaleur spécifique. Les calculs ont été réalisés en utilisant deux forces d'appariement de contact : une force reproduisant les propriétés d'appariement obtenues dans l'approximation BCS et une force simulant les effets d'écrantage du milieu. En faisant l'hypothèse d'un scénario de refroidissement rapide et une température initiale de 100 keV dans l'écorce, le temps de refroidissement de l'étoile a été estimé à 9 et 34 ans respectivement
Giant monopole (GMR) and quadrupole (GQR) resonances have been measured in the 56Ni using inelastic scattering of 50 A. MeV deuteron at the Grand Accélérateur National d’Ions Lourds facility. This is the first experimental observation of isoscalar collective modes in a short-lived nucleus. The secondary beam was impinged on the active target Maya filled with a pure deuterium gas. Recoiling deuterons were detected in Maya and in a wall of nine silicon detectors. The GMR and GQR are centered at 19. 3(0. 5) MeV and 16. 2(0. 5) MeV, respectively. Corresponding angular distributions were extracted from 3 to 7 degrees in the centre of masse frame. DWBA analysis based on RPA transition densities yields the percentage of the energy weighted sum rule exhausted : 136(27) % for the GMR et 76(13) % for the GQR. A finite temperature Hartree-Fock-Bogoliubov model was implemented to describe the ten Wigner-Seitz cells which compose the inner crust of neutron stars and to microscopically c! alculate their specific heat. Calculations are performed with two contact pairing forces chosen to simulate the pairing properties of uniform neutron matter corresponding to the BCS approximation and to polarisation effects. Under the assumption of a rapid cooling of the core and an initial temperature of 100 keV in the inner crust, the cooling time of the star was estimated at 9 and 34 years, respectively

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Güven, Haşim Zahid. "Nuclear Physics in Neutron Stars : Study of Superfluidity in Hypernuclei and Constraining the Nuclear Equation of State." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP041.

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Abstract:

Dans cette thèse nous avons d’abord étudié l’effet du paring Lambda sur les propriétés des hypernoyaux dans le formalisme Hartree-Fock Bogoliubov. La fonctionnelle de Skyrme SLy5 est utilisée dans le canal nucleon-nucleon alors que 3 fonctionelles fittées sur les calculs microscopiques Brueckner Hartree-Fock sont utilisées dans le canal Nλ : DF-NSC89, DF-NSC97a et DF-NSC97f. Ces fonctionnelles décrivent la séquence des énergies de liaison expérimentales à un lambda, des hypernoyaux légers aux hypernoyaux lourds. Dans le cas du canal Lambda-Lambda, nous avons utilisé la prescription empirique EmpC, ajustée à 1 MeV sur l’énergie expérimentale de liaison dans le 6HeLL. A l’aide de cette approche de la fonctionnelle de la densité, plusieurs noyaux ont été étudiés, avec des couches nucléoniques fermées et des couches ouvertes en Lambda. Une interaction d’appariement Lambda-Lambda est introduite, dont la magnitude est ajustée pour être consistante avec la valeur maximale des prédictions BCS pour le gap d’appariement Lambda dans la matière hyperonique. Nous donnons ainsi une valeur maximale pour la prédiction du gap d’appariement Lambda et ses effets dans les hypernoyaux. Nous avons montré que les effets de l’appariement LL dépendent de l’hypernoyau considéré. L’énergie correspondante de condensation est de l’ordre de 3 MeV au maximum, ce qui entraine de faibles corrections sur les distributions de densité et la structure en couches. De manière générale, nous avons trouvé que l’appariement Lambda-Lambda peut être important si l’écart en énergie entre les couches est plus petit que 3 MeV. A cette condition, l’appariement Lambda peut impacter les densité et les énergies de liaison. En résumé, il est montré que l’effet de l’appariement relié aux Lambda peut être en général négligé dans la plupart des hypernoyaux, sauf pour les ceux ayant un écart typique dans le spectre à une particule plus petit que 3 MeV autour du niveau de Fermi. De plus, les conditions sur à la fois les énergies de Fermi et les moments angulaire orbitaux atténuent l’appariement nucleon-Lambda pour la plupart des hypernoyaux.La deuxième partie de la thèse est dévolue aux équations d’état dans les étoiles à neutrons. Nous avons confronté les valeurs des déformabilité de marée extraites de l’évènement d’onde gravitationnelle GW170817, aux contraintes issues de la physique nucléaire à l’aide d’une approche semi-agnostique pour l’équation d’état de la matière dense. Nous avons utilisé les statistiques Bayesienne pour combiner les données de physique nucléaire à basse densité, comme les prédictions ab initio provenant des interactions chirales EFT ou la résonance géante monopolaire isoscalaire, et les contraintes astrophysiques des étoiles à neutrons, comme leur masse maximale, ou la fonction densité de probabilité de la déformabilité de marée obtenue de l’événement GW170817. Les fonctions postérieures de densité de probabilité sont marginalisées sur plusieurs paramètres nucléaires empiriques (Lsym, Ksym, Qsat et Qsym), et aussi sur des grandeurs observationnelles des étoiles à neutrons comme la masse et le rayon à 1.4 masses solaires, ou la pression à deux fois la densité de saturation P(2nsat). Les correlations entre Lsym et Ksym, et entre KSat et Qsat sont aussi analysées. Une tension importante entre les données observationnelles d’ondes gravitationnelles et les inputs de physique nucléaire est trouvée pour les distributions marginales de probabilité de Lsym et R1.4. Ceci pourrait être une indication d’une transition de phase de nucléons vers des particules plus exotiques dans le coeur des étoiles à neutrons. Nous trouvons aussi qu’augmenter la précision sur la détermination de la déformabilité de marée à partir des ondes gravitationnelles, ou sur Mc à partir de la résonance géantes monopolaire, devrait aboutir à une meilleure détermination de Ksat et Qsat
In this thesis, we first investigated the effect of Lambda pairing on the ground state properties of hypernuclei within the Hartree-Fock-Bogoliubov formalism. The SLy5 Skyrme functional is used in the NN channel, while for N-Lambda channel we employ three functionals fitted from microscopic Brueckner-Hartree-Fock calculations: DF-NSC89, DF-NSC97a and DF-NSC97f. These functionals reproduce the sequence of single-Lambda experimental binding energies from light to heavy hypernuclei. For the Lambda-Lambda channel, we used the empirical prescription EmpC, calibrated to 1 MeV on the experimental bond energy in 6He_LL. Based on this density-functional approach, several nuclei have been studied with nucleon closed-shells and Lambda open-shells. A Lambda-Lambda pairing interaction is introduced, which magnitude is calibrated to be consistent with the maximum BCS predictions for the Lambda pairing gap in hypernuclear matter. In this way, we provide an upper bound for the prediction of the Lambda pairing gap and its effects in hypernuclei. We have shown that the effects of the Lambda-Lambda pairing depends on hypernuclei. The condensation energy is predicted to be about 3~MeV as a maximum value, yielding small corrections on density distributions and shell structure. Generally, we found that Lambda-Lambda pairing could be active if the energy gap between shells is smaller than 3~MeV. Under this condition, Lambda pairing could impact densities and binding energies. Since only a weak spin-orbit interaction is expected in the Lambda channel, Lambda states are highly degenerated and usually levels are distant by more than 3~MeV in energy. In summary, it is shown that the Lambda-related pairing effect can usually be neglected in most of hypernuclei, except for hypernuclei which have a single particle gap lower than 3~MeV around the Fermi level. In addition, conditions on both Fermi energies and orbital angular momenta are expected to quench the nucleon-Lambda pairing for most of hypernuclei.The second part of the thesis is devoted to equation of states in neutron stars. We confronted the tidal deformability values extracted from the gravitational event GW170817 to nuclear physics constraints within a semi-agnostic approach for the dense matter equation of state. We used Bayesian statistics to combine together low density nuclear physics data, such as the ab-initio predictions based on chiral EFT interactions or the isoscalar giant monopole resonance, and astrophysical constraints from neutron stars, such as the maximum mass of neutron stars or the probability density function of the tidal deformability obtained from the GW170817 event. The posteriors probability distribution functions are marginalized over several nuclear empirical parameters (Lsym, Ksym, Qsat and Qsym), as well as over observational quantities such as the 1.4Msun radius R1.4 and the pressure at twice the saturation density P(2n_sat). The correlations between Lsym and Ksym and between Ksat and Qsat are also further analyzed. It is found that there is a marked tension between the gravitational wave observational data and the nuclear physics inputs for the Lsym and R1.4 marginal probability distributions. This could be a hint for nucleons to more exotic particles phase transition inside of the core of neutron stars. We also conclude that increasing the accuracy on the determination of tidal deformability from the gravitational wave, as well as Mc from the isoscalar giant monopole resonance, will lead to a better determination of Ksat and Qsat

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Chatelain, Amélie. "Neutrino propagation in dense astrophysical environnements : beyond the standard frameworks." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC224.

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Abstract:

Depuis la découverte des oscillations de neutrinos dans le vide, il a été démontré que la présence d'un environnement de matière peut avoir une grande influence sur les changements de saveurs. L'inclusion des termes d'interactions neutrino-neutrino dans les études des conversions de saveurs dans les environnements astrophysiques denses a créé une activité théorique très intense. Cette thèse entre dans ce cadre en allant au-delà des approches usuelles. Dans notre premier projet, nous explorons analytiquement et numériquement le rôle de la cohérence d'hélicité, en nous basant pour la première fois sur une simulation astrophysique détaillée d'un rémanent de fusion de système binaire d'étoiles à neutrons. Cette étude montre que la cohérence d'hélicité n'engendre pas de conversions, et par ce fait, renforce la validité des équations de champs moyens habituellement utilisées dans les milieux denses. Elle apporte également une meilleure compréhension du mécanisme de nonlinear feedback. Après cela, nous examinons dans une seconde partie le rôle des interactions non-standards entre matière et neutrinos dans le même contexte astrophysique. Nous trouvons que la présence de telles interactions peut créer une nouvelle résonance de type MSW, appelée la résonance "inner", qui peut avoir un couplage intéressant avec la résonance matière-neutrino, et provoque des conversions de saveurs très proches de l'objet central. Nous analysons également le mécanisme d'une telle résonance, et montrons qu'elle se manifeste comme une résonance synchronisée en présence d'un potentiel d'interaction neutrino-neutrino fort. Enfin, notre dernière étude est plus formelle et se focalise sur la question fondamentale de la décohérence par séparation de paquets d'ondes en présence de champs gravitationnels forts. Nous utilisons le formalisme de la matrice densité pour le paquet d'onde du neutrino dans la métrique de Schwarzschild, et dérivons l'expression de la longueur de cohérence. Ce travail constitue la toute première étude dans la description de la décohérence en espace-temps courbe
Since the discovery of neutrino oscillations in vacuum, it has been shown that the presence of a matter background can greatly modify the flavor evolution. The inclusion of neutrino self-interactions in the studies of neutrino flavor conversions in dense astrophysical environments has triggered an intense theoretical activity. This thesis enters into this context by going beyond usual approaches. In our first project, we explore analytically and numerically the so-called helicity coherence, using for the first time a detailed astrophysical simulation of binary neutron star merger remnants. This study shows that helicity coherence cannot lead to conversions and, by doing so, strengthens the validity of the usually-employed mean-field equations in dense media. It also brought a better understanding of the nonlinear feedback mechanism. Having done so, we examine in a second part the role of nonstandard matter-neutrino interactions in the same astrophysical setting. We find that the presence of such interactions creates another MSW-like resonance, called the inner resonance, which can have an interesting interplay with the matter-neutrino resonance, and leads to flavor conversions very close to the central object. We also analyze the mechanism of such a resonance and show that it can be met as a synchronized resonance in the presence of a strong self-interaction potential. Finally, our last study is more formal, as it focuses on the fundamental question of decoherence by wave-packet separation in the presence of strong gravitational fields. We use the density matrix formalism for the neutrino wave packet in the Schwarzschild metric and derive the expression of the coherence length. This work provides with the first study in the description of decoherence in curved space-time

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M, Urban. "Appariement et mouvement collectif dans des systèmes à N corps fermioniques : gaz d'atomes froids et étoiles à neutrons." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00674944.

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Abstract:

Ce mémoire est une collection de chapitres d'introduction et d'articles publiés portant sur l'appariement et la superfluidité dans des systèmes variés : dans les gaz d'atomes piégés, dans la matière nucléaire, dans la croûte des étoiles à neutrons, et dans les gouttes de matière de quarks ("strangelets"). Après une introduction générale, soulignant les analogies entre les différents systèmes, l'appariement dans des systèmes statiques est discuté : les équations Bogoliubov-de Gennes (Hartree-Fock-Bogoliubov) pour les systèmes finis, l'approche de Nozières et Schmitt-Rink pour le cross-over BEC-BCS. Ensuite, le mouvement collectif dans des systèmes superfluides est étudié : la rotation lente (sans vortex) ainsi que les modes collectifs. Les méthodes utilisées pour cela sont : l'hydrodynamique superfluide, l'approximation des phases aléatoires de quasiparticules ("quasiparticle random-phase approximation", QRPA), et des théories semiclassiques (théorie de transport de Betbeder-Matibet et Nozières, équation de Boltzmann). Finalement, des perspectives et projets futurs sont discutés.

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Villain, Loïc. "Instabilités hydrodynamiques relativistes et processus Urca hors équilibre dans les étoiles à neutrons en rotation." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077196.

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Desvergne, Sandra. "Polymacromonomères : Synthèse - Diffusion de Neutrons aux Petits Angles - RhéologieDe l'architecture ramifiée à la conformation : étoiles et cylindres chevelus au repos et sous écoulement." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR12998.

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Abstract:

Les polymacromonomers (PMs) sont des polymères ramifiés bien définis issus de la polymérisation de macromonomères. Les méthodes de synthèse utilisées ici (polymérisation anionique et polymérisation procédant par métathèse et ouverture de cycle) nous ont permis de travailler dans les conditions d'une polymérisation "vivante" et d'obtenir des PMs (branches de polystyrène (PS) et tronc de polynorbornène) possédant une distribution régulière et élevée de branches. La DNPA s'est avéré idéale pour décrire de façon quantitative la conformation des PMs, en offrant la possibilité de marquer nos polymères sans altérer leur architecture grâce au marquage sélectif. Différents modèles géométriques, tels que des modèles de micelles à coeur sphérique ou cylindrique, ont été ajustés aux facterus de forme expérimentaux mesurés par DNPA, en solution comme en fondus. Nous avons démontré que l'architecture influence directement la conformation des PMs et leurs interactions avec le milieu environnant. Notamment, sous certaines conditions apparaît une démixtion purement entropique, due à la structure intrinsèque de PMs dans les mélanges PMs - PS linéaire. Par ailleurs, les propriétés mécaniques et le comportement dynamique des PMs sont fortement modifiés par la structure ramifiée des PMs. Nous avons mené une étude en rhéologie oscillatoire et comparé la répnse viscoélastique des PMs à celle du PS linéaire. Afin d'établir de façon précise la dynamique de relaxation des PMs, des films étirés puis relaxés ont été étudiés par DNPA. L'interprétation des résultats obtenus est complexe et s'est faite à l'aide d'un modèle de micelle modifié (combinant un coeur ellipsoïdal et des branches modélisées par le modèle de réseau fantôme).

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Servillat, Mathieu. "Identification multi-longueurs d'onde des sources X faibles des amas globulaires." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00375366.

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Abstract:

Les observations XMM-Newton et Chandra en X de trois amas globulaires galactiques (NGC 2808, NGC 4372 et M 22) sont présentées et analysées. Elles sont complétées par des observations dans le visible, l'ultraviolet, l'infrarouge et le domaine radio afin d'identifier les sources X liées à ces amas globulaires. Les observations X ont permis de détecter 16 sources liées à NGC 2808 et 18 sources liées à M 22 qui sont principalement des binaires serrées. Cette population élevée de binaires aurait un rôle important à jouer dans le ralentissement de l'effondrement du cœur de ces amas globulaires. Une binaire X de faible masse en quiescence contenant une étoile à neutrons a été détectée dans NGC 2808 et aucune source de ce type n'est détectée dans M 22 et NGC 4372. Ces résultats sont en accord avec la corrélation déjà observée entre le nombre de ces objets et le taux de rencontre d'étoiles dans le cœur des amas globulaires. Un déficit possible de sources X dans NGC 2808 semble indiquer que le taux de rencontre n'est pas le seul paramètre intervenant dans la production des sources X et la métallicité de l'amas pourrait aussi avoir une influence. À partir des rapports X/UV et d'observations spectroscopiques, nous proposons différentes approches afin de résoudre le problème du déficit d'éruptions de variables cataclysmiques déjà observé dans les amas globulaires. Ces approches consistent à déterminer si les variables cataclysmiques des amas globulaires sont en majorité magnétiques ou si elles ont un taux d'accrétion faible. Enfin, les observations permettent d'apporter une limite supérieure d'environ 400 masses solaires si un trou noir de masse intermédiaire se trouvait dans NGC 2808.

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Bouffanais, Yann. "Bayesian inference for compact binary sources of gravitational waves." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC197/document.

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Abstract:

La première détection des ondes gravitationnelles en 2015 a ouvert un nouveau plan d'étude pour l'astrophysique des étoiles binaires compactes. En utilisant les données des détections faites par les détecteurs terrestres advanced LIGO et advanced Virgo, il est possible de contraindre les paramètres physiques de ces systèmes avec une analyse Bayésienne et ainsi approfondir notre connaissance physique des étoiles binaires compactes. Cependant, pour pouvoir être en mesure d'obtenir de tels résultats, il est essentiel d’avoir des algorithmes performants à la fois pour trouver les signaux de ces ondes gravitationnelles et pour l'estimation de paramètres. Le travail de cette thèse a ainsi été centré autour du développement d’algorithmes performants et adaptées au problème physique à la fois de la détection et de l'estimation des paramètres pour les ondes gravitationnelles. La plus grande partie de ce travail de thèse a ainsi été dédiée à l'implémentation d’un algorithme de type Hamiltonian Monte Carlo adapté à l'estimation de paramètres pour les signaux d’ondes gravitationnelles émises par des binaires compactes formées de deux étoiles à neutrons. L'algorithme développé a été testé sur une sélection de sources et a été capable de fournir de meilleures performances que d'autres algorithmes de type MCMC comme l'algorithme de Metropolis-Hasting et l'algorithme à évolution différentielle. L'implémentation d'un tel algorithme dans les pipelines d’analyse de données de la collaboration pourrait augmenter grandement l'efficacité de l'estimation de paramètres. De plus, il permettrait également de réduire drastiquement le temps de calcul nécessaire, ce qui est un facteur essentiel pour le futur où de nombreuses détections sont attendues. Un autre aspect de ce travail de thèse a été dédié à l'implémentation d'un algorithme de recherche de signaux gravitationnelles pour les binaires compactes monochromatiques qui seront observées par la future mission spatiale LISA. L'algorithme est une mixture de plusieurs algorithmes évolutionnistes, avec notamment l'inclusion d'un algorithme de Particle Swarm Optimisation. Cette algorithme a été testé dans plusieurs cas tests et a été capable de trouver toutes les sources gravitationnelles comprises dans un signal donné. De plus, l'algorithme a également été capable d'identifier des sources sur une bande de fréquence aussi grande que 1 mHz, ce qui n'avait pas été réalisé au moment de cette étude de thèse
The first detection of gravitational waves in 2015 has opened a new window for the study of the astrophysics of compact binaries. Thanks to the data taken by the ground-based detectors advanced LIGO and advanced Virgo, it is now possible to constrain the physical parameters of compact binaries using a full Bayesian analysis in order to increase our physical knowledge on compact binaries. However, in order to be able to perform such analysis, it is essential to have efficient algorithms both to search for the signals and for parameter estimation. The main part of this thesis has been dedicated to the implementation of a Hamiltonian Monte Carlo algorithm suited for the parameter estimation of gravitational waves emitted by compact binaries composed of neutron stars. The algorithm has been tested on a selection of sources and has been able to produce better performances than other types of MCMC methods such as Metropolis-Hastings and Differential Evolution Monte Carlo. The implementation of the HMC algorithm in the data analysis pipelines of the Ligo/Virgo collaboration could greatly increase the efficiency of parameter estimation. In addition, it could also drastically reduce the computation time associated to the parameter estimation of such sources of gravitational waves, which will be of particular interest in the near future when there will many detections by the ground-based network of gravitational wave detectors. Another aspect of this work was dedicated to the implementation of a search algorithm for gravitational wave signals emitted by monochromatic compact binaries as observed by the space-based detector LISA. The developed algorithm is a mixture of several evolutionary algorithms, including Particle Swarm Optimisation. This algorithm has been tested on several test cases and has been able to find all the sources buried in a signal. Furthermore, the algorithm has been able to find the sources on a band of frequency as large as 1 mHz which wasn’t done at the time of this thesis study

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Ambrocio-Cruz, Patricia. "Evolution des grandes nébuleuses le long de la Barre du Grand Nuage de Magellan : structure du gaz neutre et ionisé associé." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11014.

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Abstract:

Cette these presente l'etude de nebuleuses ionisees du grand nuage de magellan (gnm), dans une aire ou les photographies uv montrent des associations ob s'alignant le long de la barre stellaire, et vers le nord-ouest sur plus de 3. 5 kpc. Leur alignement a suggere un bras spiral et une onde se propageant. Cet emplacement coincide avec une aire du gnm dans laquelle deux couches d'hydrogene neutre sont observees. Par l'etude cinematique et dynamique des nebuleuses reliees aux associations ob, il est possible de situer ces differentes entites, par rapport au gaz neutre, et par rapport a une onde eventuelle stimulant la formation stellaire au voisinage de la barre du gnm. On a donc effectue une etude detaillee de la cinematique des nebuleuses, afin de distinguer les mouvements systemiques des mouvements impulses par les etoiles excitatrices. Les observations utilisees sont des observations 3-d, obtenues avec un interferometre a balayage. Pour les nebuleuses de taille de 100-200 pc montrant des effets d'evolution, il a fallu, pour les comprendre, etudier les details de leur champ cinematique et retracer leur evolution. La methode utilisee est d'etablir le bilan energetique en comparant l'energie observee dans les bulles entourant les etoiles massives, et l'energie injectee par ces etoiles du fait de leurs vents stellaires. Pour cerner les relations d'evolution entre les grandes regions hii observees et leurs etoiles excitatrices, il a ete necessaire de modeliser les nebuleuses par des simulations faisant evoluer les regions hii dans un milieu a fort gradient de densite. Connaissant les differentes causes des mouvements d'expansion detectes, il est finalement possible de degager la structure et les effets supplementaires, provenant d'autres phenomenes.

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Noel, Claire. "Hydrodynamical simulations of detonations in superbursts." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2007. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210652.

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Abstract:

In this thesis, we construct a new hydrodynamical algorithm able of handling general compressible reactive flow problems, based on a finite-volume method inspired by the original MUSCL scheme of van Leer (1979). The algorithm is of second-order in the smooth part of the flow and avoids dimensional splitting. It uses MPI to achieve parallelism, and includes an astrophysical equation of state and a nuclear reaction network. It proves to be robust to tests cases. In particular it reproduces quite well the reactive and non-reactive results obtained with two different numerical methods (Fryxell & al. 1989, Busegnies & al. 2007). Moreover the time-dependent results are in agreement with the corresponding steady state solution. This gives us confidence in applying it to an astrophysical situation which has never been studied, the propagation of a detonation in conditions relevant to superbursts. The algorithm is described in (Noel & al. 2007).

In a firt step we obtain the detonation profiles in pure carbon and in a mixture of carbon and iron. In both cases we underline the large difference between the total reaction length and the length on which some species burn. This difference leads to enormous numerical difficulties because all the length scales cannot be resolved at the same time in a single simulation. We show that the carbon detonation might be studied in a partial resolution approach like the one of Gamezo & al. (1999).

In a second step we construct a new reduced nuclear reaction network able to reproduce the energy production due to the photo-disintegrations of heavy elements, like ruthenium, which are thought to occur during superbursts in mixed H/He accreting systems. Using this new nuclear network we simulate detonations in mixture of carbon and ruthenium. An interesting feature is that, in this case, all the reaction lengths can be resolved in the same simulation. This makes the C/Ru detonations easier to study in future multi-dimensional simulations than the pure carbon ones (Noel & al. 2007b).

Finally we perform some numerical experiments which show that our algorithm is able to deal with initially inhomogeneous medium, and that the multi-dimensional simulations are attainable even if they are quite computational time consuming.

- B. Van Leer, J. Comp. Phys. 21, 101, 1979

- Fryxell, B.A. Muller, E. and Arnett, W.D. Technical report MPA 449, 1989

- Busegnies, Y. Francois, J. and Paulus, G. Shock Waves, 11, 2007

- Gamezo, V.N. Wheeler, J.C. Khokhlov, A.M. and Oran, E.S. ApJ, 512, 827, 1999

- Noël, C. Busegnies, Y. Papalexandris, M.V. & al. A&A, 470, 653, 2007

- Noël, C. Goriely, S. Busegnies, Y. & Papalexandris, M.V. submitted to A&A, 2007b

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Un algorithme parallèle basé sur une méthode aux volumes finis inspirée du schéma MUSCL de Van Leer (1979) a été construit. Il a été développé sur base de la méthode de Lappas & al. (1999) qui permet de résoudre simultanément toutes les dimensions spatiales. Cette méthode se base sur la construction de surfaces appropriées dans l'espace-temps, le long desquelles les équations de bilan se découplent en équations plus simples à intégrer. Cet algorithme est actuellement le seul à éviter le "splitting" des dimensions spatiales. Dans les modèles conventionnels (PPM, FCT, etc.), l'intégration spatiale des équations est réalisée de manière unidimensionnelle pour chaque direction.

Un réseau de réactions nucléaires ainsi qu'une équation d'état astrophysique ont été inclus dans l'algorithme et celui-ci a ensuite été soumis à une grande variété de cas tests réactifs et non réactifs. Il a été comparé à d'autres codes généralement utilisés en astrophysique (Fryxell & al. 1989, Fryxell & al. 2000, Busegnies & al. 2007) et il reproduit correctement leurs résultats. L'algorithme est décrit dans Noël & al. (2007).

Sur base de cet algorithme, les premières simulations de détonation dans des conditions thermodynamiques représentatives des Superbursts ont été réalisées. Différentes compositions du milieu ont été envisagées (carbone pur, mélange de carbone et de fer, mélange de carbone et de cendres du processus rp). Dans la plupart des systèmes où des Superbursts ont été observés, la matière accrétée est un mélange d'hydrogène et d'hélium. Dans ce cas, des phases de combustion précédant le Superburst produisent des nucléides plus lourd que le fer (Schatz & al. 2003). Ces nucléides peuvent être photodésintégrés durant le Superburst. Pour prendre en compte ces réactions endothermiques de photodésintégration, nous avons construit un nouveau réseau réduit de réactions nucléaires qui a été incorporé dans l'algorithme hydrodynamique (Noël & al. 2007b). Ce réseau réduit reproduit globalement l'énergétique d'un réseau complet et a permis de faire la première simulation numérique de détonation dans des conditions caractéristiques de systèmes accréteurs d'un mélange hydrogène-hélium.

Finallement quelques simulations multidimensionelles préliminaires ont éte réalisées.

- Busegnies, Y. Francois, J. and Paulus, G. Shock Waves, 11, 2007

- Fryxell, B.A. Muller, E. and Arnett, W.D. Technical report MPA 449, 1989

- Fryxell, B.A. Olson, K. Ricker, P. & al. ApJS, 131, 273, 2000

- Lappas, T. Leonard, A. and Dimotakis, P.E. SIAM J. Sci. Comput. 20, 1064, 1999

- Noël, C. Busegnies, Y. Papalexandris, M.V. & al. A&A, 470, 653, 2007

- Noël, C. Goriely, S. Busegnies, Y. & Papalexandris, M.V. submitted to A&A, 2007b

- Röpke, F. K. PhD thesis, Technischen Universitat Munchen, 2003

- Schatz, H. Bildsten, L. Cumming, A. and Ouellette, M. Nuclear Physics A, 718, 247, 2003

- Van Leer, B. Comp. Phys. 21, 101, 1979

- Weinberg, N.N. and Bildsten, L. ArXiv e-prints, 0706.3062, 2007
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Grosjean, Daniel. "Aspects de la recherche de coalescences binaires avec le détecteur Virgo." Phd thesis, Chambéry, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00184887.

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Abstract:

Le détecteur d'ondes gravitationnelles Virgo est un interféromètre laser pourvu de bras d'une longueur de trois kilomètres. Ce détecteur a atteint une sensibilité qui permet depuis mai 2007 de mener une première prise de données scientifiques en réseau avec les autres interféromètres mondiaux. Parmi les sources d'ondes gravitationnelles prometteuses pour ce réseau figurent les coalescences de systèmes binaires d'astres compacts. La connaissance théorique solide du rayonnement gravitationnel émis par ces sources permet d'envisager, malgré l'amplitude faible des signaux recherchés, une méthode de recherche performante. A partir de calques décrivant le rayonnement émis, on peut en effet filtrer les données pour en extraire un signal physique éventuellement présent et "noyé" dans le bruit du détecteur. Le travail présenté dans cette thèse s'intéresse à différents aspects de cette recherche.

La sensibilité actuelle du détecteur a été atteinte après une période de mise en route de l'interféromètre marquée par différentes campagnes de prises de données. L'analyse dans le contexte d'une recherche de systèmes binaires d'étoiles à neutrons des données recueillies depuis août 2005 s'est concentrée sur la notion de qualité de données et a conduit à développer des méthodes d'exclusion d'événements liés à un fonctionnement anormalement bruyant de l'interféromètre. La compréhension de ces sources de bruit a parfois permis d'en améliorer le fonctionnement.

La méthode d'analyse utilisée pour la recherche de systèmes binaires d'étoiles à neutrons peut s'avérer mal adaptée au cas de systèmes binaires plus massifs comportant un ou deux trous noirs. Après avoir clarifié ce point, nous envisageons dans le contexte du détecteur Virgo fonctionnant à sensibilité nominale différentes solutions pour une recherche performante de tels systèmes. Il s'agit d'une part de l'utilisation d'une famille de calques de détection, dont on confirme les performances. D'autre part, on s'intéresse à l'utilisation de calques spécifiquement adaptés à la description de l'évolution de systèmes binaires de trous noirs. Certains aspects techniques nécessaires à la mise en oeuvre d'une recherche utilisant ces solutions sont discutés.

Enfin, le dernier aspect de la recherche de systèmes binaires abordé concerne l'analyse en réseau des données recueillies par les différents détecteurs mondiaux. En utilisant des données simulées, on montre que la définition d'un nouveau temps de référence pour les événements de coalescences permet d'améliorer la précision de reconstruction de la position des sources binaires.

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Bouchet, Laurent. "Observations avec le téléscope SIGMA des candidats trous noirs, sources de rayonnement Gamma." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30267.

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Abstract:

Le telescope francais sigma, mis en orbite le 1er decembre 1989, permet de realiser pour la premiere fois des images du ciel dans le domaine des x durs, avec une precision angulaires de quelques minutes d'arc. Ce memoire se compose essentiellement de deux parties. La premiere est consacree a l'etude de la reponse en energie spectrale de l'instrument, ainsi qu'au developpement de methodes permettant la reconstruction du spectre en energie des objets observes. La seconde partie est centree sur l'analyse et l'interpretation des donnees spectrales des sources observees par le telescope sigma. En particulier, dans le contexte d'une etude des candidats trous noirs, la signature spectrale et la variabilite des objets suivants seront discutees: 1e 1740,7-2942 (centre galactique), grs 1758-258, grs 1124-68 (la nova de la mouche), cygnus x-1 et gx 339-4. Des proprietes communes aux candidats trous noirs, obtenues a partir de cet echantillon de sources permettront de les distinguer des etoiles a neutrons, en l'absence de la mesure de leur masse. Dans le contexte de l'emission etroite a 511 kev, observee dans la region du centre galactique, nous derivons quelques contraintes sur les modeles qui se proposent d'expliquer cette, emission, a partir des donnees de sigma

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Monrozeau, Charlotte. "Nouvelle méthode expérimentale dédiée à l'étude des modes collectifs dans les noyaux exotiques.Influence de la superfluidité sur le temps de refroidissement d'une étoile à neutrons." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00221226.

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Abstract:

Les résonances géantes monopolaire (GMR) et quadrupolaire (GQR) isoscalaires ont été mesurées dans le 56Ni, grâce à une expérience de diffusion inélastique de deutons de 50 A.MeV réalisée au Grand Accélérateur National d'Ions Lourds. Il s'agit de la première observation de ces modes collectifs dans un noyau à courte durée de vie. Le faisceau secondaire était envoyé dans la cible active Maya remplie de deuterium gazeux pur. Les deutons de recul étaient détectés par Maya et, pour les plus énergétiques (E≥2MeV), par un mur de neuf détecteurs en silicium. La GMR et la GQR sont centrées à 19.3(0.5) MeV et 16.2(0.5) MeV. Les distributions angulaires correspondantes ont été mesurées entre 3 et 7 degrés dans le centre de masse. Une analyse DWBA utilisant des densités de transition RPA a montré que la GMR et la GQR épuisent respectivement 136(27) % et 76(13) % de la règle de somme pondérées en énergie.

Un modèle Hartree-Fock-Bogoliubov à température finie a été mis au point pour décrire les dix cellules de Wigner-Seitz composant l'écorce interne des étoiles à neutrons et calculer microscopiquement leur chaleur spécifique. Les calculs ont été réalisés en utilisant deux forces d'appariement de contact : une force reproduisant les propriétés d'appariement obtenues dans l'approximation BCS et une force simulant les effets d'écrantage du milieu. En faisant l'hypothèse d'un scénario de refroidissement rapide du cœur et une température initiale de 100 keV dans l'écorce, le temps de refroidissement de l'étoile a été estimé à 9 et 34 ans respectivement.

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Aymard, François. "Nuclear Statistical Equilibrium for compact stars: modelling the nuclear energy functional." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN2019.

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Abstract:

Les supernovæ à effondrement de cœur sont l’un des phénomènes connus les plus puissants de l’univers. Elles résultent de l’explosion d’étoiles très massives, ayant brûlé tout leur combustible. Le résidu chaud et compact, appelée proto-étoile à neutrons, se refroidit pour devenir une étoile à neutrons, objet inerte. La dynamique et la structure des étoiles compactes, c’est-à-dire les supernovæ à effondrement de cœur, les proto-étoiles à neutrons et les étoiles à neutrons, ne sont pas encore complètement connues, et sont aujourd’hui au cœur d’intenses recherches, en association avec les observations astrophysiques et les expériences nucléaires. L’un des ingrédients clés de la modélisation d’étoile compacte concerne l’équation d’état. La difficulté de l’obtention d’une équation d’état réaliste et consistante pour tous ces objets stellaires réside dans le fait que l’on doit considérer une large variété de conditions thermodynamiques, c’est-à-dire des valeurs de densités, de fractions de protons et de températures, très différentes. Le travail de cette thèse consiste à modéliser, à partir des degrés de libertés nucléoniques, la structure microscopique ainsi que la composition interne de la matière baryonique des étoiles compactes, afin d’obtenir une équation d’état réaliste et unifiée. En particulier, on est intéressé à utiliser un formalisme qui peut s’appliquer à des densités aussi bien sous-saturées que sur-saturées, et qui, à la limite thermodynamique de température nulle, est compatible avec les interactions effectives modernes et réalistes données par la théorie microscopique d’Hartree-Fock-Bogoliubov et contraintes par les expériences nucléaires. Pour atteindre cet objectif, on présente, pour la matière sous-saturée, un modèle en équilibre statistique nucléaire, qui correspond à une superposition statistique de configurations finies, appelées cellules de Wigner-Seitz. Chaque cellule contient un noyau, ou agrégat, baignant dans un gaz homogène d’électrons ainsi que dans un gaz homogène de neutrons et de protons. Au sein de chaque cellule, on étudie les différentes composantes de l’énergie nucléaire des agrégats en interaction avec les gaz. L’utilisation de la théorie nucléaire de champ moyen pour la description des agrégats ainsi que du gaz de nucléons permet de traiter de façon consistante la matière sous-saturée et la matière sur-saturée. À des densités de plus de deux-trois fois la densité de saturation, l’apparition de degrés de liberté supplémentaires pose de nouveau des problèmes de consitance théorique qui ne sont pas traités dans cette thèse. La thèse est organisée selon trois parties. Dans la partie I, on présente le modèle en équilibre statistique nucléaire, basé sur l’ensemble grand canonique et sur les interactions non relativistes de Skyrme. Des résultats en équilibre β sont présentés, et l’importance de la distribution en masse d’agrégats d’une part, et d’un traitement réaliste de l’énergie libre d’autre part, est discutée. Dans la partie II, on étudie le comportement fonctionnel de l’énergie baryonique des cellules de Wigner-Seitz, en utilisant l’approximation de Thomas-Fermi étendue. En particulier, les effets de volume et de surface dus au milieu stellaire sont étudiés, et leur dépendance en termes de taille et d’asymétrie du noyau, ainsi que de densité et d’asymétrie du gaz de nucléons est analysée. Des résultats préliminaires de l’effet de l’interaction de surface du milieu sont présentés, sous hypothèse de certaines approximations et dans le cas de l’équilibre β. Dans la partie III, on développe des approximations afin d’obtenir une expression analytique fiable de formule de masse, directement reliée à la forme fonctionnelle et aux paramètres de l’interaction de Skyrme. Dans cette partie, on se concentre principalement sur les noyaux dans le vide, et l’on analyse les différentes composantes de l’énergie de liaison en termes de propriétés de volume et de surface, ainsi que de propriétés isoscalaire et isovecteur
The core collapse supernova is one of the most powerful known phenomena in the universe. It results from the explosion of very massive stars after they have burnt all their fuel. The hot compact remnant, the so-called proto-neutron star, cools down to become an inert catalyzed neutron star. The dynamics and structure of compact stars, that is core collapse supernovae, proto-neutron stars and neutron stars, are still not fully understood and are currently under active research, in association with astrophysical observations and nuclear experiments. One of the key components for modelling compact stars concerns the Equation of State. The task of computing a complete realistic consistent Equation of State for all such stars is challenging because a wide range of densities, proton fractions and temperatures is spanned. This thesis deals with the icroscopic modelling of the structure and internal composition of baryonic matter with nucleonic degrees of freedom in compact stars, in order to obtain a realistic unified Equation of State. In particular, we are interesting in a formalism which can be applied both at sub-saturation and super-saturation densities, and which gives in the zero temperature limit results compatible with the microscopic Hartree-Fock-Bogoliubov theory with modern realistic effective in- teractions constrained on experimental nuclear data. For this purpose, we present, for sub-saturated matter, a Nuclear Statistical Equilibrium model which corresponds to a statistical superposition of finite configurations, the so-called Wigner-Seitz cells. Each cell contains a nucleus, or cluster, embedded in a homogeneous electron gas as well as a homogeneous neutron and proton gas. Within each cell, we investigate the different components of the nuclear energy of clusters in interaction with gases. The use of the nuclear mean-field theory for the description of both the clusters and the nucleon gas allows a theoretical consistency with the treatment at saturation and beyond. At densities above two-three times saturation, other degrees of freedom are expected to appear, which potentially lead to other consistency problems but this issue will not be treated in this thesis. The thesis is divided into three parts. In part I, we present the Nuclear Statistical Equilibrium model based on the grand canonical statistics and non-relativistic Skyrme interactions. Results at β-equilibrium are shown and the importance of the clusters distribution as well as a realistic treatment for the free energy model is discussed. Part II investigates the functional behavior of the baryonic energy in the Wigner-Seitz cell within the Extended-Thomas-Fermi approximation. In particular, both bulk and surface in-medium effects are studied, and their dependence on cluster size and asymmetry as well as gas densities and asymmetry is investigated. A preliminary result of in-medium surface effects is presented within some approximations in the case of β-equilibrated matter

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Rahoui, Farid. "Etudes multi-longueurs d'onde de l'interaction des sources galactiques de haute énergie avec leur environnement." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077037.

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Abstract:

Je détaille les travaux effectués durant les trois années de ma thèse de doctorat. Si je me suis attaché à étudier certaines sources galactiques de haute énergie par le biais d'observations multi-fréquences, je me suis plus particulièrement concentré sur la recherche d'interactions entre ces objets et leur environnement. La première partie est consacrée à la présentation phénoménologique et théorique des trois types de sources étudiées, les binaires X à étoile supergéante (acronyme anglais SGXBs), les microquasars et les magnétars. Dans la deuxième partie, je montre comment, en utilisant une procédure d'identification combinant photométrie et spectroscopie dans le visible et l'infrarouge proche, mes travaux confirment d'une part la prédominance d'une nouvelle population de SGXBs dans l'échantillon des systèmes binaires X de grande masse découvertes par INTEGRAL, et d'autre part l'existence de sources dites intermédiaires qui pourraient représenter une étape dans l'évolution entre les deux classes connues de SGXBs. Enfin, la dernière partie est dédiée à l'environnement et à l'émission des sources dans l'infrarouge moyen. Dans un premier lieu, je montre que la très forte composante intrinsèque d'absorption concentrée autour de l'objet compact ne participe pas au rayonnement des SGXBs. Je présente ensuite les corrélations entre les émissions du microquasar GRS 1915+105 dans les rayons X et l'infrarouge moyen. Finalement, j'explique comment l'étude de l'amas d'étoiles massives et du nuage de gaz et de poussière associés au magnétar SGR1806-20 m'a amené à conclure que ce dernier n'avait pas interagi avec son environnement lors d'un événement dramatique survenu le 27 décembre 2004
I describe the work I have done during the three years of my thesis. If I was committed to study high energy Galactic sources through multi-frequency observations, I particularly focused on the study of possible interactions between these objects and their environment. The first part is devoted to the phenomenological and theoretical properties of the three types of sources I studied, namely the supergiant X-ray binaries (SGXBs), the microquasars and the magnetars. In the second part, I show how, using an identification procedure combining photometry and spectroscopy in the optical and the near-infrared, my work confirms on the one hand the dominance of a new population of SGXBs in the sample of high mass X-ray binaries discovered INTEGRAL, and on the other hand the existence of sources that might represent a crossover state between the two known classes of SGXBs, namely the obscured SGXBs and the supergiant f^st X-ray transients. At last, the third part is dedicated to the environment and the emission of the sources in the mid- infrared. I first show that the intrinsic absorption component concentrated around the compact object is not participating in the radiation of the SGXBs. I then present the correlations between the emissions of the microquasar GRS 1915+105 in the X-rays and the mid-infrared domains. I finally explain how the study of the massive star cluster and the ga sand dust cloud associated with the magnetar SGR 1806-20 led me to the conclusion that it had not interacted with its environment during the dramatic event that occurred on December 27th 2004

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Gardez, Aline. "Réactivité chimique et spectroscopie d'émission haute température d'hydrocarbures présents dans l'enveloppe des étoiles évoluées." Phd thesis, Université Rennes 1, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762309.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'exploration expérimentale de la cinétique et de la spectroscopie haute température de gaz astrophysiques. Il s'appuie sur un nouveau prototype de réacteur couplé à une source haute température basée sur un barreau de graphite dont la porosité offre une surface d'échange très grande et permet de chauffer un écoulement gazeux jusqu'à environ 1800 K. La technique de Photolyse Laser Pulsé - Fluorescence Induite par Laser (PLP-LIF) a été adaptée pour mesurer la cinétique de réactions neutre-radical clés à haute température et d'intérêt pour la chimie des enveloppes circumstellaires des géantes rouges enrichies en carbone, caractérisées par des températures de surface comprises entre 1000 et 4000 K. La première partie de ce manuscrit s'attache à la conception et à la caractérisation du nouveau prototype expérimental, menées notamment à l'aide de simulations de dynamique des fluides. Puis, il présente les résultats de cinétiques des réactions du radical CN avec le propane (C3H8), propène (C3H6), propadiène (C3H4), 1,3-butadiène (1,3-C4H6), 1-butyne (1-C4H6) et l'ammoniac (NH3) sur une gamme de température allant de 300 à 1200 K. La dépendance en température des constantes globales de réaction a été ajustée sous une forme de type Arrhénius modifiée. La majorité de ces réactions sont rapides à haute température avec des constantes globales de réaction de l'ordre de 10-10 cm3molécule-1s-1. La troisième partie de ce manuscrit s'intéresse à la spectroscopie d'émission du méthane et de l'acétylène à haute température dont l'opacité dans l'infrarouge est nécessaire pour modéliser la structure thermique de l'atmosphère des étoiles évoluées carbonées. L'émission infrarouge produite à 3 microns pour le méthane et à 13,7 microns pour l'acétylène est analysée par un spectromètre à transformée de Fourier (Bruker IFS125HR), à la résolution Doppler et à des températures comprises entre 1000 et 1750 K. Un modèle de transfert radiatif a été développé afin de quantifier l'impact de l'autoabsorption sur la mesure des sections efficaces d'absorption extraites des spectres de rotation-vibration. Une procédure " à deux températures " a été développée pour accéder à l'énergie et au quantum rotationnel J de l'état inférieur des transitions. Cette détermination se heurte à des difficultés qui sont discutées.

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Grave, Xavier. "Etude de méthodes pour la recherche avec le détecteur VIRGO d'ondes gravitationnelles émises par des étoiles à neutrons." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003045.

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Abstract:

Le but de l'expérience Virgo est la détection des ondes gravitationnelles. L'objet de cette thèse est l'étude de méthodes pour la recherche de signaux émis par des étoiles à neutrons ainsi que l'étalonnage du détecteur.
Dans une première partie, l'étoile à neutrons et son émission d'ondes gravitationnelles, sont présentées. Ensuite le détecteur, les principales sources de bruits, ainsi que la solution adoptée pour l'étalonnage sont décrits.
Puis dans une seconde partie la modélisation des effets dus aux mouvements de la terre (effet Doppler, modulation d'amplitude) est décrite. Leurs conséquences sur le rapport signal sur bruit sont déterminées.
Les deux derniers chapitres sont consacrés aux algorithmes de recherche de signaux périodiques. Tout d'abord le cas où la position de la source est connue est présenté. Le ralentissement de la rotation de la source et la correction de cet effet sont décrits. La correction de l'effet Doppler est aussi détaillée. De même, le problème de la gestion du gigantesque flot de données à traiter est abordé, et une solution y est apportée. Finalement la difficulté de recherche multidirectionnelle est présentée. Des prototypes d'algorithmes hiérarchiques sont aussi évalués.

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Pastor, Jilian. "Détermination de l'équation d'état de la matière nucléaire dans des modèles relativistes non linéaires : résultats et applications." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12856.

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Abstract:

Nous avons déterminé l'équation d'état de la matière nucléaire dans des modèles relativistes non linéaires. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la région haute densité haute température dans laquelle les fonctions thermodynamiques ont des comportements très différents selon les modèles considérés. Le comportement à haute densité est, par exemple, un ingrédient fondamental pour la détermination de la masse maximale des étoiles à neutrons. Comme application, nous avons étudié les processus d'annihiltion de deux pions en paires e+e- dans la matière dense et chaude. Pour cela, nous avons déterminé la façon dont les termes non linéaires modifient les propagateurs des mésons intervenant dans ces processus. Nos résultats ont été comparés à ceux obtenus avec les propagateurs des mésons dans l'espace libre. Pour certains modèles, une augmentation du taux de production de paires e+e- a été obtenue dans la région des faibles masses invariantes. Une telle augmentation est en accord avec la dépendance en masse invariante des données en collisions d'ions lourds aux énergies CERN/SPS

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Desvergne, Sandra. "Polymacromonomères. Synthèse-Diffusion de Neutrons aux Petits Angles- Rhéologie. De l'architecture ramifiée à la conformation: étoiles et cylindres chevelus au repos et sous écoulement." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00086252.

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Abstract:

Les polymacromonomers (PMs) sont des polymères ramifiés bien définis issus de la polymérisation de macromonomères. Les méthodes de synthèse utilisées ici (polymérisation anionique et polymérisation procédant par métathèse et ouverture de cycle) nous ont permis de travailler dans les conditions d?une polymérisation ?vivante? et d?obtenir des PMs (branches de polystyrène (PS) et tronc de polynorbornène) possédant une distribution régulière et élevée de branches. La DNPA s?est avéré idéale pour décrire de façon quantitative la conformation des PMs, en offrant la possibilité de marquer nos polymères sans altérer leur architecture grâce au marquage sélectif. Différents modèles géométriques, tels que des modèles de micelles à c?ur sphérique ou cylindrique, ont été ajustés aux facteurs de forme expérimentaux mesurés par DNPA, en solution comme en fondus. Nous avons démontré que l?architecture influence directement la conformation des PMs et leurs interactions avec le milieu environnant. Notamment, sous certaines conditions apparaît une démixtion purement entropique, due à la structure intrinsèque de PMs dans les mélanges PMs ? PS linéaire. Par ailleurs, les propriétés mécaniques et le comportement dynamique des PMs sont fortement modifiés par la structure ramifiée des PMs. Nous avons mené une étude en rhéologie oscillatoire et comparé la réponse viscoélastique des PMs à celle du PS linéaire. Afin d?établir de façon précise la dynamique de relaxation des PMs, des films étirés puis relaxés ont été étudiés par DNPA. L?interprétation des résultats obtenus est complexe et s?est faite à l?aide d?un modèle de micelle modifié (combinant un c?ur ellipsoïdal et des branches modélisées par le modèle de réseau fantôme).

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Carreau, Thomas. "Modeling the (proto)neutron star crust : toward a controlled estimation of uncertainties." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMC206.

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Abstract:

L’objectif principal de cette thèse est de fournir des prédictions réalistes et d’étudier les sources d’incertitudes sur les observables des étoiles à neutrons froides isolées et des protoétoiles à neutrons chaudes, en utilisant les contraintes actuelles fournies par les expériences en physique nucléaires, les développements en théorie des perturbations chirales et les observations astrophysiques. Une approche unifiée de métamodélisation a été introduite pour calculer la composition et l’équation d’état des étoiles à neutrons froides isolées pour toute fonctionnelle de matière nucléaire. Une détermination bayésienne des paramètres de l’équation d’état a été effectuée, conduisant à des prédictions réalistes pour les observables de l’étoile. À température finie, l’équilibre statistique complet des ions dans la croûte a été considéré, permettant, entre autres, le calcul du paramètre d’impureté. Les résultats sont compatibles avec les contraintes déduites de GW170817, et tendent à indiquer que lephénomène de glitch ne peut pas uniquement tirer son origine de la physique de la croûte. Des déviations dans la composition de la croûte par rapport à la matière catalysée froide sont observées à la température de cristallisation. Les résultats montrent que la contribution des impuretés n’est pas négligeable, ce qui pourrait avoir un impact sur les propriétés de transport dans la croûte. Une plus grande précision dans la détermination des dérivées d’ordre élevé de l’énergie de symétrie dans les expériences et/ou la théorie des perturbations chirales, et dans la connaissance de l’énergie de surface à des isospins extrêmes est nécessaire pour réduire les incertitudes sur les observables de la croûte. Le cadre numérique développé au cours de cette thèse peut servir de base à des recherches futures
The main aim of this thesis is to make realistic predictions and to investigate the sources of uncertainties in the observables of nonaccreting cold neutron stars and warm protoneutron stars, using the present day constraints provided by nuclear experiments, developments in chiral effective field theory, and astrophysical observations. A unified metamodeling approach was introduced to calculate the stellar composition and equation of state of cold nonaccreting neutron stars for any functional of nuclear matter. A Bayesian determination of the equation of state parameters was carried out, leading to realistic predictions for neutron star observables. At finite temperature, a full statistical equilibrium of ions in the crust was considered, allowing in particular for the computation of the impurity parameter. The results are compatible with constraints inferred from GW170817, and suggest that a full crustal origin of pulsar glitches should be excluded. Deviations in the crust composition from cold catalyzed matter are observed at the crystallization temperature. Results show that the contribution of impurities is nonnegligible, thus potentially having an impact on transport properties in the crust. Higher precision in the determination of high-order isovector empirical parameters through nuclear experiments or low-density effective field theory predictions, and in the experimental and/or theoretical knowledge of the surface energy at extreme isospin ratios are needed to reduce the uncertainties of crustal observables. The numerical framework developed during this thesis can be used as a basis for future studies

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Artigue, Romain. "Contraindre l'équation d'état de la matière à densité supranucléaire à partir des sursauts X des étoiles à neutrons." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00925679.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude des oscillations périodiques détectées lors des sursauts X des étoiles à neutrons, dans des binaires X de faible masse. Ces oscillations offrent un moyen de sonder l'intérieur de ces objets, en mesurant notamment leur masse et leur rayon, pour ainsi contraindre l'équation d'état de la matière dense. J'ai développé des méthodes de détection et d'analyse de ces signaux, de leurs propriétés temporelles et leur dépendance en énergie. J'ai analysé les oscillations détectées dans tous les sursauts X de type 1 (ainsi qu'un super-sursaut) de 3 étoiles à neutrons observées avec l'instrument Rossi X-ray Timing Explorer/Proportional Counter Array . Sur les courbes de lumière des sursauts, j'ai sélectionné les segments donnant la meilleure signification statistique, pour construire un catalogue de profils moyens d'oscillations. La forme des profils varie grandement d'un sursaut à un autre, pour une même source. Un grand nombre de paramètres peuvent affecter les oscillations. J'ai élaboré un modèle de tache chaude à la surface de l'étoile en rotation rapide pour caractériser l'émission du sursaut X, dans un espace-temps relativiste. En utilisant les chaînes de Markov Monte Carlo pour explorer efficacement un espace des paramètres conséquent, les ajustements sur un échantillon de sursauts ont démontré l'applicabilité du modèle. Par contre, les contraintes obtenues sur la masse et le rayon de l'étoile sont limitées par la qualité des données de l'instrument utilisé. Enfin, des simulations révèlent que des mesures précises sur les paramètres sont possibles en augmentant la surface collectrice des détecteurs, comme le proposent les observatoires X du futur.

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Ferrere, Arnaud. "Rôle du facteur de transcription CDP/Cux1 sur la morphogenèse dendritique des neurones épineux étoilés du cortex somatosensoriel primaire de la souris." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066590.

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Les cartes sensorielles du cerveau sont les représentations isomorphiques des récepteurs sensoriels périphériques. Chaque moustache est représentée dans la couche IV du cortex somatosensoriel S1 par un module cytoarchitectural appelé "tonneau". Le facteur de transcription CDP/cux1 est exprimé sélectivement et abondamment dans la couche IV du S1. Je montre que dans le cortex S1 des souris invalidées spécifiquement pour l’homéodomaine (CDP/cux1deltaHD), les neurones épineux étoilés ne s’arrangent plus en tonneaux alors que la ségrégation des fibres thalamocorticales en bouquets est normale. J’indique que l’anomalie corticale n’est pas due à des altérations de la topographie au niveau du tronc cérébral et du thalamus, ni à une absence d’innervation des moustaches. J’ai prouvé que l’invalidation de CDP/cux1 n’induit pas d’anomalies de spécification, de migration et de différenciation des neurones de la couche IV. L’utilisation de la technique de marquage des dendrites de Golgi Cox met en évidence que l'invalidation de Cux1 conduit à une simplification drastique de la complexité morphologique de l'arborisation dendritique des neurones épineux étoilés.

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Barrère, Paul. "Modelling magnetar formation." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. https://theses.hal.science/tel-04796309.

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Abstract:

Les magnétars sont des jeunes étoiles à neutrons isolées qui arborent les champs magnétiques les plus intenses observés dans l'Univers, avec un dipôle à la surface atteignant des intensités allant jusqu'à SI{2e15}{G}. La dissipation de leurs champs magnétiques extrêmes est à l'origine d'un large éventail d'émissions à hautes énergies, allant des sursauts courts aux éruptions géantes, qui sont les événements les plus lumineux observés dans la Voie lactée. Associés à une rotation rapide, les magnétars peuvent être le moteur central d'explosions plus énergétiques que les supernovae à effondrement de cœur classiques, telles que les hypernovae et les supernovae superlumineuses. La formation du champ magnétique des magnétars est encore une question ouverte mais est cruciale pour comprendre ces événements lumineux. L'amplification du champ magnétique par effet dynamo dans la proto-étoile à neutrons est un mécanisme prometteur pour générer des champs magnétiques ultra-forts dans les progéniteurs en rotation rapide. Cependant, la fraction de progéniteurs avec un cœur en rotation rapide est assez grande pour expliquer l'ensemble de la population des magnétars est encore incertaine.L'objectif principal de cette thèse est d'étudier un nouveau scénario de formation des magnétars dans lequel le champ magnétique est amplifié par la dynamo the Tayler-Spruit dans une proto-étoile à neutrons accélérée par emph{fallback}. En établissant un modèle semi-analytique de ce scénario nous trouvons que des champs magnétiques aussi intenses que celui des magnétars peuvent être générés pour une proto-étoile à neutrons accélérée jusqu'à des périodes de rotation de $lesssimSI{28}{ms}$, correspondant à des masses accrétées de $gtrsimSI{1.1e-2}{M_{odot}}$. Pour étudier la nature de la dynamo en détail, nous avons réalisé ensuite des simulations numériques d'un modèle simplifié d'intérieur de proto-étoile à neutrons. Ces simulations démontrent l'existence de la dynamo de Tayler-Spruit. Celle-ci peut adopter différents comportements allant de champs magnétiques à grande échelle hémisphériques et oscillants à un champ magnétique toroïdal à grande échelle stationnaire qui est symétrique par rapport à l'équateur. Ces dynamiques sont bien expliquées par la brisure de la symétrie équatoriale de l'écoulement. La dynamo de Tayler-Spruit stationnaire arbore les champs magnétiques les plus intenses et est la plus pertinente pour les magnétars. Une étude numérique approfondie de cette dynamo a montré qu'elle peut former des champs magnétiques de l'ordre de ceux des magnétars classiques pour des périodes de rotation de $lesssimSI{6}{ms}$, ce qui est cinq fois plus petit que la limite prédite par le modèle semi-analytique.Enfin, en collaboration avec Andrei Igoshev, nous étudions numériquement l'évolution à long terme d'un champ magnétique généré par la dynamo de Tayler-Spruit. Les champs magnétiques arborent un faible dipôle magnétique mais reproduisent les sursauts courts observés dans les magnétars via des ruptures de la croûte et les courbes de lumière de certains magnétars ayant un faible dipôle. De plus, l'évolution couplée du magnétar avec le disque venant du emph{fallback} peut expliquer la période de rotation lente de ces magnétars. Ces résultats montrent que nôtre scénario explique bien l'origine des magnétars à faible dipôle. Au delà d'apporter un compréhension approfondie de la dynamo de Tayler-Spruit, notre travail montre ainsi que notre scénario est prometteur pour expliquer au moins une partie de la population des magnétars
Magnetars are isolated young neutron stars harbouring the strongest magnetic fields observed in the Universe, with a surface dipole reaching strengths up to SI{2e15}{G}. The dissipation of their extreme magnetic fields powers a wide range of highly-energy events from bursts to giant flares, which are the most luminous events observed in the Milky Way. Combined with a fast rotation, magnetars may be the central engine of explosions more energetic than typical core-collapse supernovae, such as hypernovae and superluminous supernovae. The formation of magnetar magnetic fields remains a debated question but is crucial to understand these luminous events. Magnetic field amplification by dynamo action in the proto-neutron star is a promising mechanism to generate ultra-strong magnetic fields in fast-rotating progenitors. However, it is uncertain whether the fraction of progenitors harbouring fast core rotation is sufficient to explain the entire magnetar population. The main objective of this thesis is to investigate a new scenario for magnetar formation in which the magnetic field is amplified by the Tayler-Spruit dynamo in a proto-neutron star spun up by fallback. By deriving first a semi-analytical modelling of the scenario, we find that magnetar-like magnetic fields can be generated for a proto-neutron star spun up to rotation periods of $lesssimSI{28}{ms}$, corresponding to accreted masses of $gtrsimSI{1.1e-2}{M_{odot}}$. Then, to study in the nature of this dynamo, we performed direct numerical simulations of a simplified model of a proto-neutron star interior. We report the existence of the Tayler-Spruit dynamo, which can harbour different dynamical states from hemispherical and reversing large-scale magnetic fields to a steady equatorially symmetric large-scale toroidal field. This complex dynamics is well explained by the breaking of the flow's equatorial symmetry. The steady Tayler-Spruit dynamo harbours the strongest magnetic fields and is the most relevant for magnetars. An extended numerical study of this dynamo showed that it can form classical magnetars for rotation periods of $lesssimSI{6}{ms}$, which is five times smaller than the limit predicted by the semi-analytical model.Finally, in collaboration with Andrei Igoshev, we numerically investigate the long-term evolution of a magnetic field generated by the Tayler-Spruit dynamo. The magnetic fields harbour a low magnetic dipole but can produce the observed magnetar bursts via crust failures and reproduce the quiescent light curves of some magnetars with low-magnetic dipoles. Moreover, the coupled evolution of the magnetar with the fallback disk can explain the slow rotation period of these magnetars. These results suggest that our scenario explains well the origin of low-magnetic dipole magnetars. Beyond providing a deepened understanding of the Tayler-Spruit, our work show that our scenario is promising since it may explain the formation of a fraction of the magnetar population

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Pancrazi, Benoît. "Étude multilongueur d'onde des pulsars milliseconde." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1525/.

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Abstract:

Les pulsars milliseconde (MSPs) sont des étoiles à neutrons caractérisées par une période de rotation de l'ordre de la milliseconde. Ils sont très probablement accélérés (recyclés) dans des systèmes binaires par transfert de moment cinétique lors d'une phase d'accrétion. A l'image des pulsars normaux, les MSPs sont principalement détectés et observés dans le domaine radio, mais des observations récentes à haute énergie ont montré que certains objets sont également sources de rayons X et gamma. Néanmoins, la question de l'origine de l'émission de haute énergie des MSPs est toujours ouverte. Malgré les avancées théoriques, les grandes dissemblances observées parmi les quelques objets détectés dans les domaines X et gamma ne permettent actuellement pas de répondre à cette question. Cette thèse est consacrée à l'étude des MSPs dans les domaines X, gamma et radio. Grâce à la connaissance des paramètres de rotation déterminés en radio, nous effectuons une recherche systématique de pulsations dans l'émission de haute énergie provenant de six MSPs. La comparaison des profils mesurés dans les différents domaines de longueur d'onde combinée à une étude spectrale fournit des éléments nécessaires à la compréhension de l'origine de l'émission. Ces analyses ont révélé l'existence d'un rayonnement X produit par deux nouveaux objets à ajouter à l'échantillon connu (composé de dix objets avant ce travail), dont l'un est vraisemblablement pulsé, ainsi que de la probable présence de pulsations dans le signal X provenant de trois autres MSPs. Dans le domaine gamma, la détection d'un nouveau signal pulsé vient enrichir l'échantillon actuel de onze MSPs émetteurs gamma. Les résultats suggèrent des origines différentes de l'émission non-thermique dans les domaines X et gamma et soutiennent l'idée que la partie thermique de l'émission X est produite par le réchauffement des calottes polaires. Dans le domaine gamma, la détection de huit amas globulaires (GCs) ouvre de nouvelles perspectives quant à la découverte de nouveaux MSPs. En effet, il est très probable que ces amas denses et âgés d'étoiles liées entre elles par la gravité abritent une large population de MSPs, étant donné le scénario d'accélération de ces derniers. Notre analyse montre que les caractéristiques spectrales mesurées en gamma pour les GCs correspondent à celles attendues pour les MSPs. En suivant l'hypothèse d'une émission intégrée de l'amas due à des MSPs, nous avons pu estimer le nombre de MSPs dans chaque amas détecté ainsi que la population totale dans les GCs de la galaxie. Ce type d'étude représente notamment une opportunité d'étudier le rôle des systèmes binaires, responsables de l'accélération des MSPs, dans la stabilité des GCs. La modélisation de profils d'émission X lorsque celle-ci est d'origine thermique permet de déterminer les paramètres intrinsèques des étoiles à neutrons. Des résultats préliminaires de l'ajustement de tels profils grâce à une méthode de Monte Carlo par Chaînes de Markov sont présentés. Nous étudions la qualité des contraintes obtenues par ajustement des profils d'émission en X avec et sans prise en compte de contraintes sur la géométrie dérivées par la modélisation simultanée des profils gamma et radio pour des objets brillants et dont la masse a été mesurée précisément. A terme, cette méthode devrait aboutir à la contrainte précise de l'équation d'état de la matière dense qui compose les étoiles à neutrons
Millisecond pulsars (MSPs) are neutron stars with rotation periods of the order of a few milliseconds. They are most likely accelerated in binary systems through the transfer of angular momentum during an accretion phase. Like normal pulsars, MSPs are mostly detected and observed in the radio domain, but recent observations have shown that some of these objects are also X- and gamma-ray sources. Nonetheless, the question of the origin of high-energy emission produced by MSPs is still open. Despite all theoretical advances, large discrepancies amongst the several detected MSPs in the X- and gamma-ray domains make it impossible, at the current time, to answer this question. This thesis is devoted to the study of MSPs in the X-ray, gamma-ray and radio domains. Based on the knowledge of rotational parameters derived from radio observations, I carried out systematic pulsation searches in the signals measured in X- and gamma-rays coming from six MSPs. The comparison of pulse profiles derived in the different energy domains combined with spectral analyses provides essential information for the understanding of the origin of the emission. These analyses revealed the existence of X-ray emission coming from two new objects that add to the small known sample (ten objects before this work), with one possibly showing pulsed emission, as well as signs of pulsations in the signal emitted by three other MSPs. In the gamma-ray domain, the new detection of pulsed emission from one MSP expands the current sample of eleven gamma-ray emitters. The results suggest different origins for non-thermal radiation in the X- and gamma-ray domains. They also support the idea that the thermal X-ray emission is generated by the heating of the polar caps. In the gamma-ray domain, the detection of eight globular clusters (GCs) provides new opportunities for the discovery of new MSPs. It is very likely that these dense, old and gravitationally bound clusters of stars host a large population of MSPs, given their acceleration scenario. Analysis shows that spectral parameters measured in gamma-rays for GCs match those expected for MSPs. Under the assumption that the integrated emission from the cluster is due to that of MSPs, we were able to estimate the number of MSPs in each detected GC and the global population in the Galactic GCs. This type of study is a good opportunity to study the role of binary systems, that are responsible for the acceleration of MSPs, in the stability of GCs. Modelling of X-ray pulse profiles in the case of thermal emission enables the constraint of intrinsic parameters of neutron stars. Preliminary fits of such profiles using Monte Carlo Markov Chains are presented. I study the quality of constraints derived from fitting X-ray profiles, with and without the constraints on geometry obtained from simultaneous modelling of gamma-ray and radio profiles, in the case of bright objects whose mass has been determined accurately. Ultimately, this method should allow the equation of state of neutron stars' dense matter to be tightly constrained

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Limousin, François. "Etude de systemes binaires d'objets compacts : etoiles a neutrons, etoiles de quarks etranges et trous noirs." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066524.

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Barret, Didier. "Modélisation de la réponse spectrale du télescope spatial SIGMA. Etude des propriétés spectrales des binaires X de faible masse dans la gamme d'énergie 35-500 keV : [thèse en partie soutenue sur un ensemble de travaux]." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30260.

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Abstract:

Sigma, premier telescope spatial d'imagerie gamma, a ete lance a bord du satellite sovietique granat le 1er decembre 1989, depuis la base de baikonour. Sigma realise des images de la voute celeste dans la gamme d'energie allant de 30 kev a 1. 3 mev, avec une resolution angulaire d'environ 15 minutes d'arc et une precision de localisation de 1 a 2 minutes. Dans la gamme d'energie consideree, la diffusion compton etant le processus d'interaction dominant pour les photons, la reponse spectrale de sigma a une source monoenergetique e0 est un continuum de forme complexe, s'etalant de 30 kev a e0. De ce fait, restituer les spectres continus des sources observees, a partir des spectres detectes necessite une connaissance precise de la reponse spectrale de l'instrument. Dans le cas de sigma, la reponse spectrale a ete modelisee a l'aide de simulations monte carlo. La modelisation de l'ensemble du telescope sigma et la validation du modele se sont appuyees sur des mesures experimentales effectuees en laboratoire avant et apres le lancement. Nous presenterons les resultats de ces simulations ayant abouti a la realisation de la matrice de calibration utilisee actuellement dans le traitement des donnees vol. La majeure partie des sources detectees par sigma est constituee de systemes binaires de faible masse ou l'objet compact est, soit une etoile a neutrons, soit un trou noir. Nous presenterons les resultats de sigma concernant trois de ces sources: terzan ii, ks1731-260, et trax-1. Nous insisterons tout particulierement sur les proprietes spectrales des systemes avec etoile a neutrons, les observations de sigma ayant demontre pour la premiere fois leur aptitude a emettre au-dela de 100 kev. Grace a sigma, l'emission haute energie (e>30 kev) n'est plus consideree comme une propriete spectrale caracterisant uniquement les candidats trou noir. A la fin de son evolution, un systeme binaire de faible masse avec etoile a neutrons peut donner naissance a un pulsar milliseconde. A partir des observations sigma de l'amas globulaire 47 toucan, nous discuterons des differents mecanismes d'emission de ces objets, en particulier ceux lies aux processus d'evaporation du compagnon

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Durel, David. "Corrélations d'appariement dans des gaz de Fermi ultra-froids et dans la matière de neutrons." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP032.

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Abstract:

La matière de neutrons de basse densité (telle qu'elle existe dans la croûte des étoiles à neutrons) représente un système fermionique fortement corrélé, similaire aux gaz de Fermi ultra-froids. On sait que ces systèmes deviennent superfluides à très basse température, mais la température de transition n'est pas bien comprise théoriquement, pourtant elle est très importante pour la modélisation des étoiles à neutrons. Tandis que pour la matière de neutrons on dépend entièrement des prédictions théoriques, l'avantage des gaz de Fermi est que leurs propriétés peuvent être mesurées expérimentalement avec une bonne précision, et partiellement ceci a déjà été fait (surtout pour le gaz de Fermi dans la limite unitaire), permettant ainsi de tester la qualité des approximations utilisées dans la théorie. Dans le régime fortement couplé (près du crossover BCS-BEC), la théorie BCS standard (champ moyen) n'est pas applicable. Une théorie mieux adaptée à ce régime est la théorie de Nozières et Schmitt-Rink (NSR). Elle est basée sur la matrice T dans le milieu et permet d'inclure des corrélations d'appariement au-dessus de la température critique dans le calcul. Mais la matrice T elle-même est calculée pour un système non-corrélé, ce qui mène à une sur-estimation de la température critique. La première partie de cette thèse se consacre à la mise en place à l’étude des corrélations dans la matière fermionique. On s’intéresse d’abord aux gaz de Fermi polarisé à température nulle où la polarisation joue un effet similaire à la température en rendant l’appariement moins favorable. Pour traiter les corrélations dans ces gaz, on applique une théorie appelée RPA renormalisée basée sur des nombres d’occupation auto-cohérent. La polarisation critique calculée avec cette théorie se trouve en bon accord avec d’autres résultats théoriques. On obtient également des résultats concernant l’apparition de la phase FFLO où les paires ont une impulsion totale non nulle. On traite ensuite les corrélations dans la matière à neutrons à température finie. On y compare différents moyens de calcul au-delà de la théorie de NSR, et on discute l'effet des corrélations sur la température critique ainsi que l'apparition d'un "pseudo-gap". On expose également les faiblesses des différentes approches. La deuxième partie de cette thèse se focalise sur la croûte interne des étoiles à neutrons dans la phase superfluide. On construit une théorie effective qui prend comme paramètres la phase du gap d’appariement des neutrons superfluides ainsi que le champ de déplacement des particules normales. Le Lagrangien associé à cette théorie contient le couplage des particules superfluides avec les particules normales, le gaz d’électrons qui assure la neutralité électrique et enfin les déformations élastiques des phases cristallines, spaghetti et lasagnes. De là, le calcul des modes propres de vibrations nous donne accès à la chaleur spécifique de la croûte
Neutron matter at low density (as it exists in the inner crust of neutron stars) is a strongly correlated Fermi system, similar to ultra-cold Fermi gases. These systems are known to become superfluid at low temperature, but the transition temperature is not yet well understood from the theoretical side, although it is very important for the modeling of neutron stars. While in the case of neutron matter one relies entirely on theoretical predictions, Fermi gases have the advantage that their properties can be measured experimentally with a high precision, which has already been done (in particular for the Fermi gas in the unitary limit), which makes them an ideal tool to test the quality of the approximations used in the theoretical description. In the strongly coupled regime (near the BCS-BEC crossover), the standard (mean field) BCS theory is not applicable. A theory that is better adapted to this regime is the Nozières-Schmitt-Rink (NSR) theory. It is based on the in-medium T matrix and includes also pair correlations above the critical temperature. But the T matrix itself is calculated for an uncorrelated system, which leads to an over-estimation of the critical temperature. The first part of this thesis is devoted to the study of correlations in fermionic matter. We are first interested in polarized Fermi gases at zero temperature where polarization plays a similar role as temperature by making the pairing less favorable. To deal with the correlations in these gases, we apply a theory called renormalized RPA based on self-consistent occupation numbers. The critical polarization calculated with this theory is in good agreement with other theoretical results. We also obtain results concerning the appearance of the FFLO phase where the pairs have a non-zero total momentum. Then we turn to correlations in neutron matter at finite temperature. We compare different ways of calculating correlations beyond the NSR theory and we discuss the effect of correlations on the critical temperature and the appearance of a “peudogap”. We present also the weaknesses of the different approaches. The second part of this thesis focuses on the inner crust of neutron stars in the superfluid phase. We construct an effective theory which takes as parameters the phase of the pairing gap of superfluid neutrons as well as the displacement field of normal particles. The Lagrangian associated with this theory contains the coupling of superfluid particles with normal particles, the electron gas which ensures electrical neutrality and finally the elastic deformations of crystalline, spaghetti and lasagna phases. From there, the calculation of the eigenmodes of vibrations give us access to the specific heat of the crust

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Bondonneau, Louis. "Première caractérisation de la population de pulsars radio à basses fréquences avec NenuFAR." Thesis, Orléans, 2019. http://www.theses.fr/2019ORLE3032.

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Abstract:

Un pulsar est une étoile à neutrons en rotation rapide (typiquement un tour par seconde) dont le faisceau d’émission radio provenant des pôles magnétiques de l'étoile balaie l’univers. Quand le faisceau intercepte la Terre, le pulsar est détectable comme une série de pulsations régulières dans dans un vaste domaine de longueurs d'onde, de la radio jusqu'aux rayons gamma. Au cours de cette thèse j’ai utilisé, adapté et développé des méthodes d'analyses ainsi qu'un pipeline de traitement de signal en temps réel afin d’étudier les signaux radio des pulsars dans la gamme des basses fréquences utilisée par les radiotélescopes LOFAR(LOw Frequency Array) et NenuFAR (New Extension in Nançay Upgrading loFAR).NenuFAR est le nouvel instrument de la station de Radioastronomie de Nançay, construit pour observer le ciel entre 10 et 85 MHz de fréquence. C'est un réseau compact de nouvelle génération, constitué à terme de 1938 antennes phasées analogiquement et numériquement. Depuis le début de ma thèse, j'ai participé activement au développement, puis à la recette de ce nouvel instrument, jusqu'à son ouverture à la communauté scientifique le 1er juillet 2019 dans le cadre d’un appel à "Early Science".Le premier chapitre de ma thèse est consacré à la description du phénomène « pulsar », de l'émission du rayonnement dans la magnétosphère de l'étoile à neutrons jusqu'à l'observation du signal par le radiotélescope. Le second chapitre décrit l’instrumentation des radiotélescopes utilisés pendant la thèse, et en particulier, la conception du dédisperseur « pulsar » cohérent en temps réel de NenuFAR (LUPPI) et du « pipeline » de traitement des observations. Le troisième chapitre est réservé à l’étude d’une centaine de pulsars observés à basse fréquence avec LOFAR. Les données sont issues de deux relevés, l’un effectué avec le coeur de LOFAR (situé aux Pays-Bas) et l’autre avec la station LOFAR de Nançay. Finalement, le dernier chapitre est dédié à la mise en service de NenuFAR et aux premiers résultats scientifiques obtenus pour les observations des pulsars. Ce chapitre décrit en particulier les tests pour les différents modes d'observation (dédispersion cohérente, multi-beam, single pulse, enregistrement en forme d'onde) et le résultat du premier grand relevé du ciel Nord par NenuFAR, qui a permis à partir de l’observation de 500 pulsars la détection de 130 sources, dont plus de 50 pour la première fois à ces fréquences. J'y présente également le programme scientifique du projet clé pulsars de NenuFAR, que j'ai fortement contribué à mettre en place
A pulsar is a rapidly rotating neutron star (typically one revolution per second). As it rotates, the beamed radio emission from the star's magnetic poles scans the universe. When the beam intercepts the Earth, the pulsar is detectable as a series of regular pulses over a wide wavelength range, from radio to gamma rays. During this thesis I used, adapted and developed analysis methods and a real-time signal processing pipeline to study pulsar radio signals in the low frequency range used by the radio telescopes LOFAR (LOw Frequency Array) and NenuFAR (New Extension in Nançay Upgrading loFAR).NenuFAR is the new instrument of the Nançay Radio Astronomy Station, built to observe the sky at frequency between 10 and 85 MHz. It is a compact array of the last generation of radio telescopes. Ultimately it will be composed of 1938 antennas with analog and digital phasing. Since the beginning of my thesis, I have been actively involved in the development of this new instrument, until it was opened to the scientific community on July 1, 2019 as part of a call for "Early Science".The first chapter of my thesis is devoted to the description of the "pulsar" phenomenon, from the emission of radiation in the magnetosphere of the neutron star to the observation of the signal by a radio telescope. The second chapter describes the instrumentation of the radio telescopes used during the thesis, and in particular the design of the NenuFAR coherent real-time "pulsar" dedispersion system (LUPPI) and the pipeline for the processing of the observations. The third chapter presents the study of about 100 pulsars observed at low frequency with LOFAR. The data are based on two surveys, one with the LOFAR core (located in the Netherlands) and the other with the LOFAR station in Nançay. Finally, the last chapter is dedicated to the commissioning of NenuFAR and the first scientific results obtained from pulsars observations. This chapter describes in particular the tests for the different observation modes (coherent dedispersion, multi-beam, single pulse, waveform recording) and the result of the first major survey of the North sky by NenuFAR. Based on the observation of 500 pulsars, this survey allowed the detection of 130 sources, including more than 50 which had never been detected at these frequencies before. I also present the scientific program of the NenuFAR pulsar Key Project, to which I have strongly contributed

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Dissertations / Theses on the topic 'Étoile à neuton'

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