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Dissertations / Theses on the topic 'Population de trous noirs'
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Pierra, Grégoire. "Cosmologie avec les sirènes sombres et populations de binaires de trous noirs avec les ondes gravitationnelles de LIGO-Virgo-KAGRA." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10162.
Full textAbstract:
Les ondes gravitationnelles constituent une nouvelle sonde pour explorer l’Univers et étudier des phénomènes cosmiques jusque-là inaccessibles. Cette thèse se base sur des données d’ondes gravitationnelles récoltées par les détecteurs de la collaboration scientifique LIGO-Virgo-KAGRA. La première partie de ce travail porte sur la cosmologie avec les sirènes sombres, une méthode qui utilise les fusions de trous noirs pour mesurer les distances cosmologiques et inférer la valeur de la constante de Hubble, sans nécessiter de contrepartie électromagnétique. Elle présente également ICAROGW, un code d’inférence bayésienne hiérarchique, utilisant les données d’ondes gravitationnelles et des modèles décrivant les propriétés astrophysiques des trous noirs, comme leurs masses, leurs distances ou encore leurs spins, pour mesurer la constante de Hubble. La deuxième partie de cette étude teste particulièrement la robustesse des sirènes sombres pour la cosmologie. Elle explore l’impact des modèles de population de trous noirs sur l’estimation de la constante de Hubble, tout particulièrement lorsque certains processus astrophysiques ne sont pas modélisés. La troisième partie s’attache à la recherche et à l’identification de sous-populations de binaires de trous noirs dans l’univers. Elle examine la manière dont différents canaux de formation peuvent influencer les caractéristiques intrinsèques de ces objets compacts, notamment à travers les corrélations potentielles entre leur masse et leur spin. L’existence de ces corrélations serait révélatrice de la présence de sous-populations de trous noirs, comme les trous noirs hiérarchiques issus de coalescences précédentes. Enfin, le manuscrit se termine par une étude sur l’utilisation de méthodes de machine learning pour améliorer la qualité des données de l’interféromètre Virgo et détecter la présence de bruits non-gaussiens. Ces travaux explorent également l’intégration potentielle des résultats d’iDQ dans les algorithmes de détection des signaux d’ondes gravitationnelles, visant ainsi à renforcer le niveau de confiance dans ces détectionsGravitational waves constitute a new probe for exploring the Universe and studying cosmic phenomena that were previously inaccessible. This thesis is based on gravitational wave data collected by the LIGO-Virgo-KAGRA scientific collaboration detectors. The first part of this work focuses on cosmology with dark sirens, a method that uses binary black hole mergers to measure cosmological distances and infer the value of the Hubble constant, without requiring an electromagnetic counterpart. It also presents ICAROGW, a hierarchical Bayesian inference code that uses gravitational wave data and models describing the astrophysical properties of black holes, such as their masses, distances, and spins, to estimate the Hubble constant. The second part of this study tests in particular the robustness of the dark siren method for cosmology. It explores the impact of binary black hole population parameterization on the estimation of the Hubble constant, especially when certain astrophysical processes are not modelled. The third part focuses on the search and identification of subpopulations of binary black holes in the universe. It examines how different formation channels can influence the intrinsic characteristics of these compact objects, particularly through po- tential correlations between their mass and spin. The existence of these correlations would be indicative of the presence of subpopulations of black holes, such as hierarchical black holes, resulting from previous mergers. Finally, the manuscript concludes with a study on the use of machine learning methods to improve the quality of the Virgo interferometer data and detect the presence of non-Gaussian noises. This work also explores the potential integration of iDQ results into gravitational wave signal detection algorithms, thereby aiming to strengthen the confidence level in these detections
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Leygnac, Cédric. "Trous noirs non asymptotiquement plats." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006633.
Full textAbstract:
Dans le cadre de théories de la gravitation dilatonique inspirées des théories des cordes (de 4 à D dimensions d'espace-temps), nous construisons de nouvelles solutions trou noir ou branes noires non asymptotiquement plates. Pour certaines valeurs de la constante de couplage dilatonique, nous généralisons les trous noirs statiques à des trous noirs en rotation, en utilisant le groupe d'isométrie de l'espace cible. Nous calculons leurs masses et leurs moments angulaires en utilisant l'approche moderne au calcul de l'énergie en Relativité Générale, le formalisme quasilocal, et nous vérifions qu'ils satisfont à la première loi de la thermodynamique des trous noirs. Enfin, nous étudions une famille de trous noirs en Gravitation Topologiquement Massive à 2+1 dimensions.
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Leygnac, Cédric Clément Gérard. "Trous noirs non asymptotiquement plats." Villeurbanne : Université Claude Bernard, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/70/17/PDF/tel-00006633.pdf.
Full text
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Coriat, Mickaël. "Jets relativistes des trous noirs accrétants." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077257.
Full textAbstract:
Les processus d'éjection de matière, plus communément appelés jets, sont parmi les phénomènes les plus omniprésents de l'univers, à toutes les échelles de taille et d'énergie et sont indissociables de l'accrétion de matière. Ce lien intime, toujours incompris, est l'objet d'étude de cette thèse. À travers l'observation multi-longueurs d'ondes de systèmes binaires X comportant un trou noir je tenterai d'apporter de nouvelles contraintes sur la physique des jets relativistes et du couplage accrétion - éjection. Nous nous attachons tout d'abord à comparer l'évolution simultanée des émissions infra- rouge, optique et X du système GX 339-4 sur une période de cinq ans. Nous étudions la nature du flot d'accrétion une des composantes d'émission des binaires X les moins bien comprises tant au niveau de sa géométrie que des processus physiques qui y ont lieu. Cette composante revêt un caractère particulièrement fondamental car elle constitue probablement la zone de lancement des jets. Nous nous concentrons ensuite sur l'émission infrarouge des jets qui nous renseignent sur les conditions physiques dans les zones proches de la base des jets. Nous étudions finalement l’influence de l'irradiation des zones externes du disque par la source centrale de rayonnement X. Nous présentons ensuite les résultats d'une étude radio et X à long terme du microquasar H. 1743-322. Ce système appartient à une population de trous noirs accrétants semblant montrer, pour une luminosité X donnée, un niveau d'émission radio (et donc des jets) plus faible que celui habituellement observé. Nous émettons plusieurs hypothèses quant à l'origine physique de ce phénomène et montrons en particulier que ces sources pourraient posséder un flot d'accrétion central radiativement efficace. Nous explorons finalement les phases de retour à l'état dur de GX 339-4. Nous y suivons la re-apparition de l'émission des jets compacts et tentons d'apporter de nouvelles contraintes sur la physique de formation des jetsMatter ejection processes, more commonly called jets, are among the most ubiquitous phenomena of the universe at ail scales of size and energy and are inseparable from accretion process. This intimate link, still poorly understood, is the main focus of this thesis. Through multi-wavelength observations of X-ray binary Systems hosting a black hole, I will try to bring new constraints on the physics of relativistic jets and the accretion - ejection coupling. We strive first to compare the simultaneous infrared, optical and X-ray emissions of the binary GX 339-4 over a period of five years. We study the nature of the central accretion flow, one of the least understood emission components of X-ray binaries, both in its geometry and in term of the physical processes that take place. This component is fondamental since it is could be the jets launching area or be highly connected to it. Then we focus on the infrared emission of the jets to investigate the physical conditions close to the jets base. We finally study the influence of irradiation of the outer accretion disc by the central X-ray source. Then, we present the results of a long-term radio and X-ray study of the microquasar H1743- 322. This System belongs to a population of accreting black holes that display, for a given X-ray luminosity, a radio emission fainter than expected. We make several assumptions about the physical origin of this phenomenon and show in particular that these sources could have a radiatively efficient central accretion flow. We finally explore the phases of return to the hard state of GX 339-4. We follow the re- emergence of the compact jets emission and try to bring new constraints on the physics of jet formation
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Erbin, Harold. "Trous noirs en supergravité N = 2." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066367/document.
Full textAbstract:
La solution des équations d'Einstein–Maxwell décrivant le trou noir le plus général a été découverte par Plebański et Demiański en 1976. Cette thèse accomplit plusieurs étapes en vue d'intégrer une généralisation de cette solution en supergravité jaugée N = 2. Le contenu bosonique de cette dernière comprend la métrique assortie de champs de jauge et de deux types de champs scalaires (appelés scalaires-vecteurs et hyperscalaires); cela implique qu'il est beaucoup plus compliqué de trouver une solution générale et l'on doit se restreindre à des classes particulières de solutions ou bien utiliser des algorithmes pour générer des solutions.Dans la première partie de cette thèse nous approchons ce problème grâce à la première stratégie en nous restreignant aux solutions BPS.Dans un premier temps nous étudions les jaugeages abéliens qui impliquent les hyperscalaires afin de comprendre quelles sont les conditions nécessaires pour obtenir des vides N = 2 adS4 ainsi que des géométries de proche-horizon associées à des trous noirs statiques.Par la suite nous décrivons une solution générale et analytique pour des trous noirs (extrémaux) 1/4-BPS qui possèdent une masse, une charge de NUT, des charges dyoniques et des champs scalaires non-triviaux dans le contexte de la supergravité N = 2 jaugée à la Fayet–Iliopoulos.Dans la seconde partie nous obtenons une extension de l'algorithme de Janis-Newman afin de prendre en compte tous les champs bosoniques de spin inférieur à 2, les horizons topologiques et le cas des autres dimensions.Ainsi cela met à disposition tous les outils nécessaires pour appliquer cet algorithme à la supergravité (jaugée ou non)The most general black hole solution of Einstein–Maxwell theory has been discovered by Plebański and Demiański in 1976.This thesis provides several steps towards generalizing this solution by embedding it into N = 2 gauged supergravity.The (bosonic fields of the) latter consists in the metric together with gauge fields and two kinds of scalar fields (vector scalars and hyperscalars); as a consequence finding a general solution is involved and one needs to focus on specific subclasses of solutions or to rely on solution generating algorithms. In the first part of the thesis we approach the problem using the first strategy: we restrict our attention to BPS solutions, relying on a symplectic covariant formalism. First we study the possible Abelian gaugings involving the hyperscalars in order to understand which are the necessary conditions for obtaining N = 2 adS4 vacua and near-horizon geometries associated to the asymptotics of static black holes.A preliminary step is to obtain covariant expressions for the Killing vectors of symmetric special quaternionic-Kähler manifolds. Then we describe a general analytic solutions for 1/4-BPS (extremal) black holes with mass, NUT, dyonic charges and running scalars in N = 2 Fayet–Iliopoulos gauged supergravity with a symmetric very special Kähler manifold. In the second part we provide an extension of the Janis–Newman algorithm to all bosonic fields with spin less than 2, to topological horizons and to other dimensions. This provides all the necessary tools for applying this solution generating algorithm to (un)gauged supergravity, and interesting connections with the N = 2 supergravity theory are unravelled
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Gracia, Ruiz Rodrigo. "Search for populations of unresolved sources of high energy neutrinos with the ANTARES neutrino telescope." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC150/document.
Full textAbstract:
La physique des astroparticules est un domaine de la physique lié a l'étude des phénomènes astrophysiques les plus violents de l'univers comme les trous noirs dans les galaxies actives (AGN) ou les sursauts de rayons gamma (GRB), qui émettent plusieurs messagers cosmiques comme des neutrinos, des ondes gravitationnelles, des rayonnements électromagnétiques et des particules chargées. Pour mieux comprendre ces objets une approche multi-messagers est mise en place au sein de laquelle, l'observation de neutrinos cosmiques est devenue un enjeu majeur. Grâce à ses caractéristiques physiques, les neutrinos permettent d'ouvrir une nouvelle fenêtre d'observation sur l'univers lointain et de mieux comprendre les phénomènes physiques qui se produisent dans les environnements astrophysiques les plus denses.Cette thèse comporte trois grandes parties. La première partie est composée par trois chapitres consacrés au contexte scientifique dans lequel se développe le reste de la thèse. Dans le premier chapitre sont décrites les motivations scientifiques de la recherche de neutrinos cosmiques de haute énergie. Puis, dans le chapitre 2 sont décrites les caractéristiques principales des noyaux actifs de galaxie (AGN) comme sources potentielles de neutrinos. Ces sources ont été choisies comme objets "test" dans la recherche de sources potentielles. Enfin, le troisième chapitre est consacré au principe de détection et aux principaux résultats des télescopes à neutrinos en opération. La deuxième partie de la thèse est consacrée à la description technique du télescope à neutrinos ANTARES, et est composée de deux chapitres. Le chapitre 4 décrit le télescope ANTARES, l’acquisition et la sélection des données. Dans la dernière partie de ce chapitre, le travail effectué pour mesurer la perte d’efficacité des photomultiplicateurs (PMTs) en utilisant la ligne de base des taux de comptage des signaux est décrite. Le chapitre 5 est consacré à la simulation Monte Carlo. Les différents programmes de simulation utilisés par la collaboration ANTARES sont présentés, et les différents processus simulés sont décrits. Une contribution au programme officiel de génération des événements est décrite, relative à l’implémentation de la propagation des taus ainsi que l’ajout dans la simulation de 15 canaux de décroissance.La troisième partie est consacrée à la recherche de signaux cosmiques potentiels dans les événements enregistrés par ANTARES. Elle comporte 4 chapitres. Le chapitre 6 est une description de la méthode de recherche de signal, le chapitre 7 est dédié présente les principes d’une analyse fondée sur une fonction de corrélation à 2 points qui sera effectuée dans le chapitre 9 afin de chercher un éventuel excès de neutrinos cosmiques dont la distribution spatiale attendue est différente de celle des neutrinos atmosphériques. Cette méthode est particulièrement adaptée pour détecter l’effet collectif produit par des populations de sources ponctuelles faibles. Le chapitre 8 décrit la simulation du flux de neutrinos émis par des sources de type AGN. En utilisant la fonction de luminosité pour plusieurs classes d'AGN obtenu à partir d'observations en rayonnement X de ces objets et l'acceptance d'ANTARES, un ensemble de simulations de neutrinos provenant de populations d'AGN est obtenu en fonction de deux paramètres liés au nombre d'AGN dans la population et à leurs luminosités. L’analyse de ces événements avec la fonction de corrélation à deux points est détaillée dans le chapitre 9Astroparticle physics is a branch of physics related to the study of the most violent astrophysical phenomena in the Universe such as Active Galactic Nuclei (AGN) or Gamma Ray Bursts (GRB), which emit different cosmic messengers such as neutrinos, gravitational waves, electromagnetic radiation and charged particles. A proper understanding of these objects involves then a multi-messenger approach, in which neutrinos play a fundamental role. Thanks to their physical properties, neutrinos allow us to explore the physical phenomena produced in the densest astrophysical environments and to observe the Universe at large distances. This thesis is divided into three main parts. The first part is composed by three chapters dedicated to the scientific context in which the rest of the thesis is developed. In the first chapter, the scientific motivations for the search of high energy cosmic neutrinos are described. In chapter 2, a description of the main properties of AGN are given. These sources have been chosen as "test" objects in the research of potential neutrino sources. Finally, the third chapter is dedicated to the detection principle and main results of the currently operating neutrino telescopes. The second part of the thesis is dedicated to the technical description of the ANTARES neutrino telescope, and composed of two chapters. Chapter 4 describes the ANTARES telescope, the data acquisition and the data selection. In the last part of this chapter, the work made to measure the efficiency loss of the photomultipliers (PMTs) by using the baseline rates is described. Chapter 5 is dedicated to the Monte Carlo simulations. The different simulation packages used by the ANTARES collaboration are presented, and the different simulated processes are described. A contribution to the official package for the generation of neutrino interactions, relative to the implementation of the propagation and decay of the tau leptons, is described. The third part is dedicated to the search of potential cosmic signals in the events recorded by ANTARES. It comprises four chapters. Chapter 6 is a description of the signal search method, chapter 7 presents the principles of an analysis based on a 2 point correlation function that will be applied in chapter 9 with the purpose of searching for an excess of cosmic neutrinos characterized by an expected spatial distribution which is different from that of atmospheric neutrinos. This method is well suited for the detection of the collective effect produced by populations of weak point-like sources. Chapter 8 describes the simulation of the neutrino flux emitted by AGN. By using the luminosity function for different AGN classes obtained from X-ray observations, and the ANTARES acceptance, neutrinos coming from AGN populations are simulated as a function of two parameters which are related to the number of sources in the population, and to their luminosities. The analysis of these populations with the 2 point correlation function is detailed in chapter 9
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Malzac, Julien. "A la lumière des trous noirs - Disques d'accrétion, couronnes et jets dans l'environnement des trous noirs accrétants." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00332415.
Full textAbstract:
Mes travaux de recherche portent sur l'étude du rayonnement (surtouts rayons X durs) provenant des trous noirs accrétant (dans les noyaux actifs de galaxies et les binaires X). L'objectif est d'en extraire des informations sur les conditions physique régnant dans l'environnement immédiat de ces objets. Les principales question auxquelles je tente de répondre sont les suivantes: Quelle est la structure et la géométrie de la matière accrétée au voisinage du trou noir ? Comment celle -ci évolue-t-elle avec le taux d'accrétion de masse ? Quel est la relation entre les processus d'accrétion et la formation de jets souvent observés dans ces systèmes ? Mon approche est fondée sur une comparaison précise entre les observations et les prédictions des divers modèles. Je présente les efforts poursuivis depuis près de dix ans afin de développer des outils de simulation numérique pour modéliser le transfert de rayonnement dans les plasma chauds des sources compactes X. Je montre comment ces outils ont été utilisés pour modéliser le continuum haute énergie et la variabilité des trous noirs accrétants et pour contraindre la structure du flot d'accrétion. Je présente également des résultats reposant sur l'analyse et l'interprétation d'observations menées avec des télescopes spatiaux tels que XMM-Newton et INTEGRAL ainsi que sur des d'observations simultanées à plusieurs longueurs d'ondes allant de la radio aux rayons X durs.
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Goldwurm, Andrea. "EMISSION DE HAUTE ENERGIE DES TROUS NOIRS GALACTIQUES." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00150144.
Full textAbstract:
Mon activité de recherche en astrophysique entre les années 1990 et 2005 et celle des étudiants et chercheurs que j'ai encadrés, ont été centrées principalement sur l'étude des trous noirs galactiques accrétants par le moyen d'observations astronomiques de leur émission de haute énergie (X et gamma). Ce travail a été réalisé dans le cadre de projets d'astronomie spatiale dans lesquels mon laboratoire était impliqué et notamment dans les deux projets clefs de l'astronomie gamma européenne des années 1990 et 2000, la mission franco-russe SIGMA/GRANAT et celle de l'Agence Spatiale Européenne INTEGRAL. Mon rôle dans ces missions a été de développer les systèmes d'analyse des données et je me suis spécialisé dans les techniques d'analyse pour les systèmes à ouvertures codées, systèmes employés dans les télescopes des ces missions. Après avoir illustré mes contributions originales dans ce domaine, je décris dans ce mémoire les programmes scientifiques que j'ai développés et les résultats que j'ai obtenus sur les deux thèmes d'astrophysique des trous noirs auxquels j'ai contribué en manière significative. Tout d'abord, grâce aux données gamma récoltées avec SIGMA et INTEGRAL, j'ai pu réaliser un programme d'études sur les systèmes binaires serrées, où un trou noir de masse stellaire accréte de la matière de l'étoile compagnon donnant lieu à de l'émission X/gamma. Le
résultat majeur de ce travail a été la découverte d'une structure spectrale d'émission de haute énergie dans la nova X de la constellation de la Mouche. Je décris aussi plusieurs autres résultats obtenus grâce aux données gamma, couplés à des données X d'autres observatoires, sur 13 sources transitoires (novas X) et 3 sources persistantes à trou noir que j'ai pu étudier dans la gamme entre 1 et 1000 keV.
J'ai aussi développé un vaste programme scientifique concernant l'étude de l'émission de haute énergie du trou noir supermassif du centre de la Galaxie. Grâce au balayage profond effectué avec SIGMA j'ai d'abord établi des limites supérieures contraignantes à l'émission gamma de cet objet. Ce résultat a conduit au développement de nouveaux modèles décrivant les processus d'accrétion dans les trous noirs. Ensuite, j'ai découvert des sursauts X en provenance du trou noir
central avec des données de l'observatoire XMM-Newton et plus récemment une source INTEGRAL qui coïncide avec le centre de la Galaxie. Je discute ces résultats dans le cadre de la physique du centre galactique et des processus d'accrétion et éjection dans les trous noirs.
Je présente enfin mon programme de recherche pour les années à venir, qui voit en première ligne mon implication dans un projet d'astronomie spatiale des hautes énergies, SIMBOL-X. Ce projet prévoie, par le moyen de deux satellites en formation, d'étendre la technique de focalisation par incidence rasante aux rayons X durs afin d'étudier les phénomènes non thermiques de notre univers.
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Bardoux, Yannis. "Trous noirs dans des théories modifiées de la gravitation." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00737357.
Full textAbstract:
L'intérêt majeur des travaux exposés dans cette thèse est d'explorer la chevelure des trous noirs dans des cadres plus généraux que celui de la Relativité Générale en tenant compte de la présence d'une constante cosmologique, de dimensions supplémentaires, de champs de matière exotiques ou de termes de courbure de rang plus élevé. Ces extensions de la Relativité Générale peuvent s'inscrire dans le cadre de la théorie des cordes. C'est en étudiant des extensions naturelles de la Relativité Générale que nous pouvons aussi mieux comprendre la théorie d'Einstein. Dans un premier temps, nous exposerons la théorie de la Relativité Générale avec notamment les principes sur lesquelles elle s'appuie et nous donnerons les éléments mathématiques dont nous avons besoin pour la suite. Puis, une première extension sera présentée avec l'introduction de dimensions supplémentaires et de champs de p-formes qui constituent la généralisation naturelle de l'interaction électromagnétique. Nous construirons dans ce cadre de nouvelles solutions statiques de trous noirs où les p-formes permettent de modeler la géométrie de l'horizon. Nous exposerons ensuite l'extension la plus générale de la théorie d'Einstein en dimension quelconque qui génère des équations du second ordre en la métrique : la théorie de Lovelock. Nous déterminerons dans ce contexte une large classe de solutions en dimension 6 pour laquelle la théorie se réduit à celle d'Einstein-Gauss-Bonnet avec toujours la présence de p-formes. Enfin, nous étudierons une généralisation de la Relativité Générale en dimension 4 dont la modification est induite par un champ scalaire couplé conformément à la gravitation. Nous exhiberons notamment une nouvelle solution de trou noir avec un horizon plat dans cette théorie en présence de champs axioniques. Pour clore cette thèse, l'aspect thermodynamique de ces théories gravitationnelles sera étudié ; ce qui permettra de déterminer la masse et les charges de ces nouvelles solutions et d'étudier des phénomènes de transitions de phase en présence d'un champ scalaire conforme.
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Suebsuwong, Thitiwat. "Effets relativistes sur l'émission haute énergie des trous noirs." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00115726.
Full textAbstract:
Plusieurs observations récentes semblent montrer l'existence d'effets relativistes dans l'émission des trous noirs (raie de fluorescence du Fer large, variabilité). Je présente des outils numériques pour calculer les effets relativistes (le décalage gravitationnel, la courbure de l'espace-temps) de manière cohérente dans les processus de rayonnement X et gamma autour des trous noirs. Ces codes basés sur des méthodes Monte-Carlo permettent de prendre en compte la dépendance angulaire de l'émission de la source. Les méthodes d'optimisation des codes sont aussi présentées car les temps de calcul peuvent devenir considérablement élevés. Ces outils sont appliqués pour étudier le comportement des photons et des leptons en métrique de Kerr, l'influence de la position de la source par rapport au trou noir et de l'angle d'émission, ainsi que les effets observables sur l'émission d'un disque localisé dans le plan équatorial. Le modèle axisymétrique utilisé comprend une source X en forme d'anneau située au dessus d'un disque d'accrétion autour d'un trou noir en rotation. Les spectres observés sont la superposition de la composante primaire, observée directement de la source, et de la composante réfléchie par le disque. La forme, la normalisation et la dépendance angulaire des deux composantes sont étudiées en faisant varier le rayon de l'anneau et la distance entre la source et le disque. Les effets de la relativité générale sont mis en évidence par comparaison avec les résultats obtenus en métrique Newtonienne et en relativité restreinte. Les réflexions multiples sont prises en compte, pour les photons réfléchis qui retournent vers le disque d'accrétion en raison de la courbure de l'espace, et leur influence quantifiée. Finalement, afin de confronter nos calculs aux observations, nous avons regardé la relation prédite par notre modèle, entre la composante directe et la composante réfléchie, quand la position de la source varie. Les résultats obtenus reproduisent bien les données reportées pour la source NGC4051, et donnent alors des informations sur la variation de la position de la source. J'ai donc démontré que les effets relativistes sont très importants dans la région proche du trou noir et ne peuvent être négligés dans les spectres d'émission à haute énergie. Je montre également comment les outils numériques correspondants (incluant des méthodes d'optimisation) peuvent être incorporés dans les codes de transfert de rayonnement
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Frodden, Ernesto. "Sur les propriétés thermodynamiques et quantiques des trous noirs." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4059.
Full textAbstract:
Les trous noirs sont étudiés d'un point de vue théorique. Les propriétés thermodynamiques et quantiques des trous noirs sont abordées à travers des nouvelles perspectives. On explore différents problèmes logiquement reliés: depuis les lois de la mécanique des trous noirs, en passant par la function partition Euclidienne des trous noirs, jusqu'aux modèles microscopiques quantiques et granulaires.L'approche repose sur deux principes: la thermodynamique importante pour les trous noirs se situe près de l'horizon et la géométrie quantique de l'espace-temps est granuleuse.On examine la première loi de la mécanique des trous noirs avec une perspective quasilocal basée sur des observateurs près de l'horizon. Il s'avère que la première loi peut être simplement reformulée comme la variation de l'aire de l'horizon. Ensuite, on examine la fonction de partition Euclidienne à partir de la nouvelle perspective quasilocal, et on reproduit l'entropie de Bekenstein-Hawking ainsi que l'energie quasilocal nouvellement introduite.L'approche quasilocal peut être abordée par un point de vue basé sur les Horizons Isolés. Dans ce cadre, on explore la quantification de l'Horizon Isolé rotatoire, en analysant la structure symplectique, et en utilisant l'espace de Hilbert de la Gravitation Quantique à Boucles.Finalement, on étudie les conséquences macroscopiques du modèle granulaire quantique basé sur la Gravitation Quantique à Boucles. L'accent est mis sur le modèle de trou noir en rotation, les résultats ne sont pas concluants du fait que plusieurs hypothèses doivent être posées. Cependant, la perspective est prometteuse. Certains des résultats, comme l'entropie, peuvent être reproduitsBlack holes are studied from a theoretical point of view. The thermodynamics and quantum properties are addressed from a new perspective. A range of logically connected problems are explored: Starting from the laws of black hole mechanics, going through the Euclidean partition function, to the microscopic quantum granular models.The approach is supported by two guiding principles: What is physically relevant for black hole thermodynamics lays close to the horizon and the quantum geometry of the spacetime is coarse-grained.The first law of black hole mechanics is reviewed from the new quasilocal perspective based on near horizon observers. It turns out that the first law can be reformulated as variations of the area of the horizon. On the same grounds, the semiclassical Euclidean partition function is reviewed from the new quasilocal perspective. The framework reproduces the classic Bekenstein-Hawking entropy and the newly introduced quasilocal energy.The quasilocal approach can also be addressed by using Isolated Horizons. The quantization procedures are explored for the rotating Isolated Horizon starting from a symplectic structure analysis, and using the Loop Quantum Gravity Hilbert space. Finally, through a statistical analysis, the macroscopic consequences of the quantum granular model based on the Loop Quantum Gravity approach are studied. Special emphasis is put on the rotating quantum black hole model, however the results are not conclusive as several assumptions should be made on the way. Nevertheless, the perspective is promising as some of the semiclassical results, for instance the entropy, can be reproduced
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Filloux, Charline. "Croissance et évolution des trous noirs supermassifs : simulations cosmologiques." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4107.
Full textAbstract:
La présence de trous noirs supermassifs dans les centres galactiques semble aujourd’hui être un fait bien établi et leur masse est bien corrélée avec les propriétés de leurs hôtes. Cette thèse a pour but d’apporter des éléments de réponses quant à l’origine de ces corrélations, en étudiant de manière couplée la formation et l’évolution des galaxies et des trous noirs supermassifs. Dans ce cadre, des simulations cosmologiques ont été réalisées. L’évolution des galaxies est incluse via des mécanismes de formation stellaire et de feedback. L’évolution des trous noirs suit quant à elle un scénario classique de croissance de semences primordiales de 100 masses solaires par accrétion de matière. Nos simulations indiquent qu’une croissance à symétrie sphérique des trous noirs (accrétion de Hoyle-Bondi) n’est pas assez efficace pour former des trous noirs très massifs mais qu’en revanche, une croissance par l’intermédiaire d’un disque de gaz visqueux permet la formation de trous noirs de masse atteignant 109 masses solaires. Dans ce cas, les corrélations entre la masse du trou noir et la dispersion de vitesse, la masse stellaire, la luminosité et la masse du halo noir sont bien reproduites. Nos travaux indiquent que ces relations sont fortement affectées par le feedback des supernovae ou des trous noirs eux-mêmes. Les simulations révèlent également que l’évolution des corrélations susmentionnées suit un schéma hiérarchique, bien que les observations semblent plutôt suggérer que les trous noirs grossissent plus rapidement que leurs halos hôtes. Enfin, nous nous sommes également intéressés à l’étude de l’émission d’ondes gravitationnelles résultant de la capture d’objets compacts par les trous noirs supermassifs ou par la coalescence de trous noirs lors de la fusion de deux galaxiesThe presence of supermassive black holes in the centers of galaxies seems to be a well established fact and their masses are correlated with properties of their host galaxies. This thesis aim to bring some answers about the origin of these correlations, studying the coeval evolution of galaxies and supermassive black holes through cosmological simulations. The galaxy evolution is followed according to the star formation history and corresponding feedback mechanisms. Black holes grow from primordial 100 solar masses seeds that accrete matter mainly through a viscous gaseous disk. Our simulations indicate that the spherical accretion (Hoyle-Bondi accretion) is not efficient enough to produce very massive black holes but seeds are able to grow up to masses of 109 solar masses by accreting through a disk. In this case; the different correlations involving the black hole mass and the velocity dispersion, the stellar mass or the host halo mass are well reproduced. Our work indicates that these relations are strongly affected by the feedback either of supernovae or of black holes themselves. The present simulations indicate that the evolution of the aforementioned relations follow a hierarchical pattern, although some observations seem to suggest that seeds grow faster than their host halos. Finally, we have also investigated the emission of gravitational waves resulting from the capture of compact stars by supermassive black holes or by the coalescence of black holes during a merger of two galaxies
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Vasset, Nicolas. "Quelques aspects des horizons de trous noirs en relativité numérique." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077064.
Full textAbstract:
Une approche de la modélisation numérique des espaces-temps de trous noirs, basée sur le formalisme des horizons quasilocaux, est présentée. Le contexte est celui d'une formulation contrainte des équations (3+1) d'Einstein en jauge de Dirac généralisée, Après avoir situé les aspects principaux du problème, nous présentons un nouvel outil pour l'étude numérique d'équations tensorielles et vectorielles avec une contrainte de divergence nulle, utilisant des méthodes spectrales. Cet outil s'applique directement aux champs tensoriels en jauge de Dirac. Nous présentons ensuite la théorie mathématique des trous noirs, avec un accent sur les différentes notions d'horizon. La théorie des horizons quasilocaux stationnaires et dynamiques de trous noirs est aussi développée, Nous l'appliquons à l'étude numérique d'espaces-temps de trous noirs stationnaires en jauge de Dirac. Le cas d'un seul horizon isolé permet de récupérer la solution globale de Kerr sans hypothèse de symétrie supplémentaire ou de restriction pour la géométrie conforme sur l'horizon, Le développement d'outils numériques pour l'étude géométrique d'un horizon permet une analyse physique précise des données obtenues. Nous appliquons aussi ces outils à l'étude d'inégalités géométriques pour les horizons, liées à l'inégalité de Penrose et à la censure cosmique. Nous présentons enfin les perspectives de cette approche dans le contexte d'un espace-temps totalement dynamique, permettant de modéliser numériquement l'évolution temporelle des horizons de trous noirs, et pouvant s'appliquer à l'étude de l'effondrement critique de coeurs denses d'étoiles et la coalescence de binairesWe present a numerical approach for modelling black hole spacetimes, based on the formalism of quasilocal horizons, The context is a fully constrained formulation of (3+1) Einstein equations in generalized Dirac gauge. After discussing the general aspects of the problem we present a new tool for the numerical study of tensorial and vectorial elliptical equations with the additional constraint of a vanishing divergence, This applies directly to tensor fields related to the metric in Dirac gauge, We present then the mathematical theory of black holes emphasizing on the concept of horizon. The theory of quasilocal (statïonary and dynamical) black hole horizons is then developed. We apply it to the numerical study of stationary black hole spacetimes in Dirac gauge, The case of a single isolated horizon allows to retrieve the Kerr solution without any spatial symmetry assumption (other than asymptotic flatness), and with no prescription for the conformal geometry on the horizon. The development of numerical tools for the geometrical study of the instantaneous horizon allows precise physical diagnostics of the data obtained, We also apply those tools to the study of geometrical inequalities for horizons, linked to the Penrose inequalities and cosmic censorship. We finally present the perspectives of this work in the context of a totally dynamical spacetime, allowing to compute numerically the time evolution of black hole horizons and potentially applying to the study of high density astrophysical core collapse and binary black hole coalescence
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Aoudia, Sofiane. "Capture des étoiles par les trous noirs et ondes gravitationnelles." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4103.
Full textAbstract:
Un des domaines classiques de la relativité générale est la réaction de radiation gravitationnelle. Ce phénomène est d’une grande importance pour la détection des ondes gravitationnelles issues des captures des étoiles par les trous noirs supermassifs. Ce phénomène, qui résulte de la perturbation de la géométrie de l’espace-temps du trou noir supermassif par l’étoile capturée, peut être interprété par l’action d’une force propre agissant dans la métrique de fond en faisant dévier l’étoile de son mouvement géodésique. Le cas de la chute radiale est intéressant non seulement pour le fait d’être le contexte suivant lequel une partie fondamentale de la physique s’est développée (la tour de Pisa, la pomme de Newton, l’ascenseur d’Einstein) mais parce qu’il représente une physique plus complexe pour l’absence des conditions adiabatiques et pour sa signature. Cette dernière est commune à tous les plongeants, ce qui révèle l’existence de l’horizon et de ce fait représente la preuve directe de l’existence des trous noirs. Cette thèse est consacrée au calcul analytique et numérique de la région de radiation gravitationnelle dans le cas de la chute radiale d’une étoile particule de faible masse dans un trou noir supermassif de Schwarzschild.
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Cokelaer, Thomas. "Détection d'ondes gravitationnelles émises par les coalescences de trous noirs." Nice, 2003. http://www.theses.fr/2003NICE4005.
Full textAbstract:
Nous avons exposé dans cette thèse, qui s’inscrit dans le cadre du détecteur d’ondes gravitationnelles VIRGO, une méthode de détection de type filtrage adapté nécessaire à l’extraction de signal issu de la coalescence de deux trous noirs. Nous avons utilisé pour la modélisation du signal la méthode Effective One Body qui permet de décrire le signal jusqu’au plongement, au-delà de la phase spiralante adiabatique. Nous avons montré la robustesse de la méthode par rapport à plusieurs paramètres libres et avons ensuite utilisé la fonction d’ambigüité de ce signal dans le cadre de la théorie de la détection. Connaissant son comportement nous avons estimé le nombre de calques nécessaires pour couvrir l’espace de paramètres. Puis, étant donné un taux de fausses alarmes, nous avons étudié la probabilité de détection d’un tel signal noyé dans le bruit simulé du détecteur avant de conclure sur le nombre d’événements probables attendus au cours d’une année d’observationsThis thesis work was carried out under the VIRGO project : a gravitational wave detector. The aim of this work is to use a matched filtering method to detect signal emitted by the coalescence of two black holes. In order to model the signal we make use of the Effective One Body method which allows one to map the signal up to the plunge beyond the spiralling adiabatic phase. We have tested the robustness of the method with respect to the various free parameters which enter into it. The method allows us to make use of the signal’s ambiguity function which plays an important role in the detection theory. From the behaviour of this function we are able to estimate the number of templates that are needed to cover the parameter space. Then form the false alarm rate we have studied the probability of detecting this signal which is buried into the simulated noise of the detector. In this way, we are able to estimate the number of events that are likely to be detected in one year of observations
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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.
Full textAbstract:
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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Cadolle, Bel Marion. "Etude des émissions à haute énergie des trous noirs stellaires accrétants." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00105637.
Full textAbstract:
La présente thèse porte sur l'étude de plusieurs systèmes binaires X accrétants contenant un trou noir stellaire (avéré ou potentiel) à travers les propriétés spectrales et temporelles de leurs émissions à haute énergie entre 3 keV et 1 MeV, éventuellement agrémentées d'observations dans les domaines radio, proche infrarouge et visible. La première partie est consacrée à la physique de l'accrétion, aux enjeux qu'elle représente et modélisations qui en découlent pour expliquer le rayonnement perçu. Je détaille dans une deuxième partie les instruments à bord d'INTEGRAL dont les trois instruments principaux utilisent les techniques d'imagerie à masque codé. Ensuite, je présente les procédures d'analyses de données avant de montrer mon apport personnel à l'amélioration des logiciels existants et à la création d'outils informatiques spécifiques à mes analyses. Dans une quatrième partie, je présente mes analyses et interprétations sur les observations de plusieurs sources binaires X à trou noir, judicieusement déterminées et choisies : Cygnus X-1, trou noir confirmé persistant étudié depuis de nombreuses années ayant surpris par un excès haute énergie détecté ; deux sources transitoires nouvelles et intéressantes, XTE J1720-318 située dans le centre galactique et SWIFT J1753.5-0127, plus probablement localisée dans le halo. Je détaille ensuite mes analyses sur H 1743-322, identifiée grâce à INTEGRAL avec une source découverte par HEAO en 1977, et sur trois microquasars presque persistants à jets superluminiques, 1E 1740.7-2942, GRS 1758-258 et GRS 1915+105. J'analyse les liens entre les paramètres spectraux et leurs changements lors des transitions entre états. Je discute la présence de deux milieux émetteurs de rayons X/gamma, de géométrie relative changeante. Pour GRS 1915+105, j'établis un cycle probable ordonné dans la succession de ses variabilités pendant dix années et je propose une interprétation compatible avec les prédictions du modèle d'Instabilité d'Accrétion-Ejection. En conclusion, je commente ces résultats spectro-temporels dans le cadre de modèles théoriques expliquant les phénomènes observés et déduis certaines limites à notre compréhension générale des systèmes binaires X. Je décris ce qu'apportent deux nouveaux phénomènes observés et termine par mes perspectives de recherches.
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Cadoll-Bel, Marion. "Etude des émissions à haute énergie des trous noirs stellaires accrétants." Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077082.
Full textAbstract:
La présente thèse porte sur l'étude de plusieurs systèmes binaires X accrétants contenant un trou noir stellaire (avéré ou potentiel) à travers les propriétés spectrales et temporelles de leurs émissions à haute énergie entre 3 keV et 1 MeV, éventuellement agrémentées d'observations dans les domaines radio, proche infrarouge et visible. La première partie est consacrée à la physique de l'accrétion, aux enjeux qu'elle représente et modélisations qui en découlent pour expliquer le rayonnement perçu. Je détaille dans une deuxième partie les instruments à bord d'INTEGRAL dont les trois instruments principaux utilisent les techniques d'imagerie à masque codé. Ensuite, je présente les procédures d'analyses de données avant de montrer mon apport personnel à l'amélioration des logiciels existants et à la création d'outils informatiques spécifiques à mes analyses. Dans une quatrième partie, je présente mes analyses et interprétations sur les observations de plusieurs sources binaires X à trou noir, judicieusement déterminées et choisies : Cygnus X-1, trou noir confirmé persistant étudié depuis de nombreuses années ayant surpris par un excès haute énergie détecté ; deux sources transitoires nouvelles et intéressantes, XTE J1720-318 située dans le centre galactique et SWIFT J1753. 5-0127, plus probablement localisée dans le halo. Je détaille ensuite mes analyses sur H 1743-322, identifiée grâce à INTEGRAL avec une source découverte par HEAO en 1977, et sur trois microquasars presque persistants à jets superluminiques, 1E 1740. 7-2942, GRS 1758-258 et GRS 1915+105. J'analyse les liens entre les paramètres spectraux et leurs changements lors des transitions entre états. Je discute la présence de deux milieux émetteurs de rayons X/gamma, de géométrie relative changeante. Pour GRS 1915+105, j'établis un cycle probable ordonné dans la succession de ses variabilités pendant dix années et je propose une interprétation compatible avec les prédictions du modèle d'Instabilité d'Accrétion-Ejection. En conclusion, je commente ces résultats spectro-temporels dans le cadre de modèles théoriques expliquant les phénomènes observés et déduis certaines limites à notre compréhension générale des systèmes binaires X. Je décris ce qu'apportent deux nouveaux phénomènes observés et termine par mes perspectives de recherchesThe present work is dedicated to the study of various X-ray binary Systems harbouring accreting stellar mass black holes (or candidates) associated in X-ray binary Systems mainly through the spectral and timing properties of the high energy 3 keV-1 MeV emission, sometimes completed by observations performed in radio, near-infrared and optical. The first part is devoted to accretion physics phenomena and the challenges of understanding the X-ray/gamma emission produced with the modelisations of such high energy processes. Then I will define in a second part the instruments on board INTEGRAL and the way coded masked aperture is employed. In a third part, I will develop the standard data reduction analysis and my own contribution in improving the usual software before detailing the specific informatics tools I have developed for my own analysis. In the fourth part I will turn towards the deep analysis and interpretations I have performed on several black hole X-ray binary Systems chosen properly: the persistent black hole source Cygnus X-1 which has been studied since several years and surprised us by a high-energy excess detected; two new transient sources which provide interesting informations, XTE J1720-318 located in the galactic bulge and SWIFT J1753. 5-0127, probably situated in the halo. I will also detail my work on H 1743-322, recently identified by INTEGRAL as the HEAO source discovered in 1977, and on three (almost) persistent microquasars with superluminal jets, 1E 1740. 7-2942, GRS 1758-258 and GRS 1915+105. I will analyze for each source spectral parameter evolutions and their links with each other during state transitions. I will then discuss the presence of two different X/gamma-ray emitting media with a relatively changing geometry. While establishing a cyclic order for the different variability classes of GRS 1915+105 observed during ten years, I will propose an interpretation for such behaviour, compatible with the theoretical predictions of the Accretion-Ejection Instability. As a conclusion I will discuss my results in the framework of theoretical models to explain the observations presented and I will derive some caveats to the general (well understood) physical processes occurring in X-ray binary Systems. I will discuss two important phenomena recently observed. I will conclude with my perspectives of future research work
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Grandclément, Philippe. "Étude numérique de binaires d'étoiles à neutrons et de trous noirs." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077200.
Full text
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Euvé, Léo-Paul. "Interactions ondes-courant-obstacle : application à la physique des trous noirs." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2280/document.
Full textAbstract:
Le projet de recherche consiste à observer en laboratoire la radiation de Hawking, cette prédiction stupéfiante de l'astrophysicien anglais Stephen Hawking faite en 1974 : les trous noirs ne sont pas noirs. Autrement dit, ils n'absorbent pas tout ce qui est à leur portée mais émettent un rayonnement. En plus des complications du fait que ces objets célestes sont à des milliers d'années-lumière, ce rayonnement est tellement faible que cela reviendrait à essayer d'entendre un murmure dans un concert de rock. Mais William Unruh, en 1981, a proposé une solution : utiliser des systèmes hydrodynamiques qui présentent les mêmes équations mathématiques qu'en astrophysique. Plus précisément, dans notre cas, nous utilisons la correspondance entre la propagation des ondes lumineuses au voisinage d'un trou noir et celles des ondes de surface dans un contre-courant rendu inhomogène par la présence d'un obstacle immergé. Pour cela, une compréhension approfondie de la mécanique des ondes de surface est nécessaire (bathymétrie variable, vorticité, non-linéarités…). Du côté technique, une méthode de mesure de surface libre a été développée et optimiséeThe aim of the PhD is the observation the Hawking radiation in the laboratory, this astounding prediction of the English astrophysicist Stephen Hawking made in 1974: black holes are not black. In other words, they do not absorb anything within reach but emit a radiation. In addition to the complications of the fact that these celestial objects are thousands of light years away, this radiation is so weak that it would be like trying to hear a whisper in a rock concert. But William Unruh, in 1981, proposed a solution: to use hydrodynamic systems which have the same mathematical equations as in astrophysics. More precisely, in our case, we use the correspondence between the propagation of light in the vicinity of a black hole and surface waves propagation on a inhomogeneous countercurrent (due to the presence of a submerged obstacle). For this, a thorough understanding of the surface waves physics is necessary (variable bathymetry, vorticity, non-linearities ...). On the technical side, a free surface measurement method has been developed and optimized
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Ould, El Hadj Mohamed. "Rayonnement des trous noirs en interaction avec des champs bosoniques massifs." Electronic Thesis or Diss., Corte, 2016. http://www.theses.fr/2016CORT0003.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur le rayonnement des trous noirs en interaction avec des champs bosoniques massifs (champ scalaire, champ électromagnétique de Proca et champ des gravitons de Fierz-Pauli). Nous avons étudié plus particulièrement l'influence du spectre des résonances (quasi-normales ou quasi-liées) sur la réponse du trou noir à une perturbation extérieure. Ce travail est un premier pas pour mettre en évidence des effets nouveaux dans le rayonnement des trous noirs supermassifs qui permettraient de tester les théories de gravité massive ou de trancher en faveur de la relativité générale d’Einstein.Plus précisément :- Afin de contourner les nombreuses difficultés liées aux théories de gravité massive et à leurs perturbations en présence de trous noirs, nous avons d’abord travaillé sur un modèle où le champ des gravitons est remplacé par un champ scalaire massif couplé linéairement à une ‘‘particule’’ plongeant dans le trou noir de Schwarzschild. Nous avons étudié l’influence de la masse du champ sur la structure des réponses du trou noir et comparé nos résultats à ceux du champ non massif. Nous avons mis en évidence des effets nouveaux dus au paramètre de masse comme l’excitation des modes quasi-liés du trou noir en plus de celle de ses modes quasi-normaux ainsi que l’effondrement de la forme d’onde lorsque la particule se déplace sur une trajectoire quasi-circulaire.- Nous nous sommes ensuite intéressés à l’excitation des modes quasi-normaux du trou noir de Schwarzschild parce que, d’un point de vue observationnel, ils sont censés fournir une preuve directe de l’existence des trous noirs. Nous avons montré numériquement et analytiquement la présence d’un comportement résonant de leurs facteurs d’excitation qui, théoriquement, devrait induire des sonneries d’amplitude géante et à faible décroissance temporelle. Ce comportement a été mis en évidence sur le champ de Fierz-Pauli et nous l’avons généralisé aux autres champs bosoniques (scalaire et de Proca). Cependant, en travaillant sur un problème de Cauchy, nous avons aussi montré que, contrairement à ce qui se passe pour les champs non-massifs, la sonnerie quasi-normale ne peut être clairement individualisée sur une forme d’onde et que son caractère géant est même neutralisé du fait de la coexistence de deux phénomènes : (i) l’excitation des modes quasi-liés qui floutent la contribution des modes quasi-normaux et (ii) la nature évanescente des modes partiels particuliers supposés exciter les modes quasi-normaux dont le facteur d’excitation a un comportement résonantThis thesis focuses on the radiation from black holes interacting with massive bosonic fields (the scalar, Proca and Fierz-Pauli fields). We studied more particularly the influence of resonances spectrum (quasinormal modes or quasibound states) on the response of the black hole to an external perturbation. This work is the first step to highlight new effects in the radiation from supermassive black holes which could allow us to test the various massive gravity theories or to further support Einstein’s general relativity.More precisely:- In order to circumvent the numerous difficulties associated with massive gravity theories and black hole perturbation in this context, we worked at first on a toy model where the graviton field is replaced by a massive scalar field linearly coupled to a particle plunging into the Schwarzschild black hole. We studied the role of the field mass on the structure of the black hole responses and compared our results with those obtained for the massless field. We highlighted unexpected effects due to the mass parameter and in particular the excitation of the quasibound states of the black hole in addition to that of its quasinormal modes as well as the possible vanishing of the waveform when the particle moves on a quasi-circular trajectory.- We also considered the excitation of quasinormal modes of the Schwarzschild black hole because, from an observational point of view, they are supposed to provide a direct proof of the existence of the black holes. We have shown numerically and analytically the presence of a resonant behaviour of the quasinormal excitation factors which, theoretically, could lead to giant and slowly decaying ringings. This behaviour has been highlighted on the Fierz-Pauli field and we have generalized it to the other bosonic fields (the scalar and Proca fields). However, by working on a Cauchy problem, we also showed that, contrary to what occurs for massless fields, the quasinormal ringing cannot be clearly individualized on a waveform and its giant character is in fact neutralized due to the coexistence of two phenomena (i) the excitation of quasibound states which blur the quasinormal contribution and (ii) the evanescent nature of the particular partial modes which could excite the quasinormal modes whose excitation factor has a resonant behaviour
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Michel, Yann. "Aspects des trous noirs extrémaux en supergravité et théorie des cordes." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066486.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude des trous noirs extrémaux en supergravité et en théorie des cordes. Nous commençons par une présentation générale des théories de gravitation, en nous penchant plus en détail sur la description des trous noirs dans ces théories. La deuxième partie traite des trous noirs extrémaux stationnaires à symétrie sphérique en supergravité N=2 et N=4. Le mécanisme d'attracteur des trous noirs extrémaux y est décrit, ainsi que les propriétés générales de ces trous noirs. Puis nous présentons l'approche twistorielle de l'étude des trous noirs extrémaux, ainsi que les méthodes liées aux sous-groupes à un paramètre. Nous terminons par une présentation des solutions de trous noirs multi-centrés, ainsi que par une brève revue de la quantification de l'espace des phases des trous noirs BPS. Nous nous intéressons ensuite à l'effet des corrections aux dérivées supérieures. Nous y étudions l'effet des corrections en R^2 sur les symétries cachées dans les réductions dimensionnelles de divers modèles gravitationnels. Puis, une brève revue des propriétés des trous noirs extrémaux en présence de termes aux dérivées supérieures est présentée.
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Vivier, Matthieu. "Observations du centre galactique et recherche de signaux exotiques avec H. E. S. S." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112064.
Full textAbstract:
L’astronomie gamma des très hautes énergies a pour but d’étudier l’origine du rayonnement cosmique. Cette nouvelle discipline, née il y a une trentaine d’années, sonde les mécanismes d’accélération des particules chargées dans divers objets astrophysiques (pulsars, trous noirs, reste de supernovae…) via leur émission gamma. L’astronomie gamma est aussi un formidable moyen pour la recherche de phénomènes exotiques et de nouvelle physique. Cette thèse se penche sur trois sujets de physique fondamentale qui peuvent être étudiés des très hautes énergies : l’accélération des particules chargée au voisinage d’un trou noir supermassif, l’évaporation de trous noirs primordiaux, et enfin la recherche indirecte de matière noire. Le support commun à toutes ces études est l’analyse des données récoltées par l’expérience HESS (High Energy Stereoscopic System) qui observe le ciel dans le domaine des photons gamma d’énergie supérieure à 100 GeV. Cette thèse présente tout d’abord les aspects et les enjeux de l’astronomie gamma des très hautes énergies ainsi que le fonctionnement du détecteur HESS. Les méthodes d’analyse utilisées dans la suite pour interpréter les données sont aussi détaillées. Un premier sujet lié à l’astrophysique des trous noirs est abordé dans cette thèse, et concerne les observations par HESS de la région du Centre Galactique. Les observations menées depuis 2004 ont mis en évidence une émission gamma dont l’origine reste inconnue. Le spectre et la variabilité de la source gamma sont étudiés en détails pour essayer d’interpréter le signal gamma en terme d’accélération de particules au voisinage de Sgr A*, le trou noir supermassif situé au centre dynamique de la Voie Lactée. L’ensemble des données récoltées par HESS est ensuite utilisé pour la recherche de sursauts de photons gamma signant l’évaporation de trous noirs primordiaux. Les trous noirs primordiaux sont des objets exotiques qui peuvent avoir été créés lors des tous premiers instants de l’Univers. L’émission gamma au Centre Galactique empêche la détection d’un éventuel signal de matière noire. A l’instar du Centre Galactique, les galaxies naines sphéroïdales du groupe local sont des objets dépourvus de fond astrophysique et sont donc des cibles intéressantes. Dans la dernière partie de cette thèse, une présentation synthétique de nos connaissances actuelles sur les propriétés de la matière noire est faite. Les données prises par HESS en direction de la galaxie naine Canis Major du Sagittaire, sont alors interprétées en terme d’annihilation de matière noire pour dériver des contraintes sur des modèles de physique des particules susceptibles de décrire ses propriétésVery high gamma-ray astronomy is a new and young physics field which aims to study the origin of cosmic rays and their acceleration process inside various astrophysical objects such as pulsars, black holes or supernovae remnants. This is also a promising way to search for exotic high energy phenomena and unknown physics. This dissertation deals with three fundamental physics topics closely connected to very high energy gamma-ray astronomy : particle acceleration in the vicinity of a supermassive black hole, primordial black holes evaporation, and indirect searches for dark matter. Each of these topics studied with data collected by the HESS (High Energy Stereoscopic System ) instrument, an imaging Cherenkov array dedicated for the detection of very gamma-rays above 100 GeV. In the first part of the dissertation, we present a rapid overview of the field of very high energy gamma-ray astronomy. A precise description of the HESS detector is then given as well as the data analysis techniques used to derive the results that are subsequently presented. The first subject is related to black hole astrophysics and concerns observations of the Galactic Center region with H. E. S. S. The source of the gamma-ray emission discovered in 2004 toward this region is unindentified. A precise determination of the source energy spectrum and variability with new data is reported here. Results are then compared with models of particle acceleration in the vicinity of Sgr A*, the supermassive black hole located at the dynamical center of the galaxy. In a second subject, the whole data collected with the H. E. S. S. Are used to search for the signature of primordial black hole evaporation through their emission of burst of gamma-rays. Primordial black holes are exotic objects the might have formed in the early stages of the Universe. As the bulk of the gamma-ray emission is likely to originate from a standard astrophysical mechanism, the Galactic Center is not an ideal searches, because they are dominated by dark matter and they are devoid of any astrophysical emission. In the last part of this dissertation we first give an overview of our current knowledge about the dark matter properties. The next chapters are then devoted to the H. E. S. S. Observations of the Canis Major and Sagittarius dwarf sphreroidal galaxies. The data analysis are used to constrain some dark matter models
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Van, Elewyck Véronique. "Neutrinos et micro trous noirs: deux tests phénoménologiques des modèles d'univers-membrane." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2003. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211215.
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Iguaz, Juan Joaquim. "Un conte de trous noirs primordiaux : des aspects cosmologiques aux recherches astrophysiques." Electronic Thesis or Diss., Chambéry, 2023. http://www.theses.fr/2023CHAMA023.
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Les trous noirs primordiaux (PBH) peuvent se former au tout début de l'univers et peuvent être associés à de nombreuses signatures cosmologiques et astrophysiques. Dans cette thèse, j'explore la physique liée aux PBH depuis sa possible formation aux premiers stades de l'univers jusqu'aux possibles signatures d'une population de PBH dans notre propre galaxie. Je présente ici une histoire fascinante avec les PBH comme personnage unique et principal et jouant les rôles de : la matière noire (DM), les objets coalescents détectés par LIGO/Virgo et les trous noirs supermassifs (SMBH). Après une introduction, la thèse est divisée en trois chapitres principaux organisés chronologiquement : Dans le premier chapitre, j'aborde la possible formation des PBH lors de la phase de 'preheating' qui suit immédiatement la période d'inflation cosmique. Dans le deuxième chapitre, je présente une discussion sur les implications des phénomènes de l'univers primordial, notamment la transition de phase de la chromodynamique quantique (QCD) et l'annihilation électron-positron, sur la distribution de masse des PBH se formant à ces époques ; j'analyse ensuite les contraintes de ce scénario à partir d'un certain nombre d'observations : le motif spécifique des anisotropies du fond diffus cosmologique (CMB) induites par l'accrétion sur les PBH, les distorsions spectrales du CMB, les recherches d'ondes gravitationnelles et les comptages directs des SMBH à haut décalage vers le rouge. Enfin, dans le dernier chapitre, j'étudie l'évaporation des PBH légers via l'évaporation de Hawking et ses éventuelles signatures observables sur les flux de rayonnement gamma galactiques et isotropes mesurés. Aucun signal PBH n'est détecté et nous fixons la limite la plus forte sur PBH en tant que DM dans la gamme de masse à l'étude. Une discussion sur d'autres directions de recherche conclut la thèse, tandis que les aspects techniques sont rapportés dans les annexesPrimordial Black Holes (PBHs) can form in the very early universe and can be associated to numerous cosmological and astrophysical signatures. In this thesis we explore the physics related to PBHs since its possible formation at the earliest stages of the universe to the possible signatures of a population of PBHs in our own galaxy. I present here a fascinating story with PBHs as the only and main character and playing the roles of: Dark Matter (DM), coalescing objects detected by LIGO/Virgo, and Supermassive Black Holes (SMBHs). After an introduction, the bulk of the thesis is divided into three main chapters organized chronologically: In the first chapter, I discuss the possible formation of PBHs during the preheating phase that immediately follows inflation. In the second chapter, I present a discussion on the implications of early universe phenomena, most notably the quantum chromodynamics (QCD) phase transition and electron-positron annihilation, on the mass distribution of PBHs forming at these epochs; I then analyze the constraints on this scenario from a number of observations: the specific pattern in cosmic microwave background (CMB) anisotropies induced by accretion onto PBHs, CMB spectral distortions, gravitational wave searches, and direct counts of SMBHs at high redshift. Finally, in the last chapter, I study the evaporation of light PBHs via Hawking evaporation and its possible observable signatures on the measured galactic and isotropic gamma ray fluxes. No PBH signal is detected and we set the strongest limit on PBH DM in the mass range under study. A discussion of further research directions concludes the thesis, while technical results are reported in some appendices
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Mattei, Alvise. "Rayons cosmiques de très haute énergie : vers une nouvelle astronomie." Chambéry, 2006. http://www.theses.fr/2006CHAMS029.
Full textAbstract:
Les rayons cosmiques ont joué un rôle important dans l’histoire de la Physlque depuis plus d'un siècle. Leur spectre s'étend pour plus de 10 ordres de grandeur. La présence du rayonnement de fond diffus cosmologique limite la distance de propagation et définit la classe des rayons cosmiques d'énergie ultra-haute (appelés UHECR) qui ont une énergie au-delà du seuil de production de pions, encore appelée coupure GZK. Les aspects généraux du problème sont analysés de façon critique. Je décris donc une méthode de reconstruction des trajectoires des UHECR dans I'univers proche, en partant du champ magnétique Galactique. Le code développé est capable de rétro-propager des particules chargées dans un champ magnétique quelconque. Le champ magnétique Galactique est reconstruit à travers les modèles actuels. Pour déterminer Ie champ magnétique extragalactique, j'ai utilisé une carte de I'univers local, extraite du catalogue HyperLEDA. Pour vérifier les effets de ces champs, j'ai rétro-propagé un faisceau de 40000 protons, d'un degré de rayon, dans la direction de I'amas de la Vierge. La déviation moyenne n'est pas négligeable. J'ai appliqué la même méthode à I'évènement triple de I'expérience AGASA auquel j'ai ajouté un quatrième évènement de HiRes. Parmi les sources possibles, j'ai identifié NGC3998, un noyau actif de galaxies, de la catégorie LINER, bon candidat pour I'accélération. Enfin, j'ai travaillé aussi sur un nouveau type de source: les trous noirs chargés, qui pourraient être a I'origine d'une émission de particules de très haute énergie. J'en décris Ie mécanisme d'accélération et Ie flux attendu, en suggérant une corrélation avec les sursauts gamma. Je propose donc une stratégie de reconstruction de trajectoires qui pourra être améliorée avec les prochaines expériences (AUGER, SKA, LOFAR) ainsi qu'une nouvelle source à rechercher a travers ce nouveau type d'astronomieCosmic rays play an important role in the history of Physics, since more tan a century. Their spectrum extends by more than 10 orders of magnitude. The cosmic background radiation constrains the propagation distance and defines the class of Ultra High Energy Cosmic Rays (UHECR) which carry energy well beyond the pion production threshold, called cutoff GZK. Several experiments studied the UHECR to understand their nature and origin. The general aspects of this problems are analyzed in a critical flavor. I describe a method for the reconstruction of UHECR trajectories within the local universe, starting from the Galactic Magnetic Field (GMF). My code is able to back-propagate charged particles in a magnetic field. To determine the extragalactic magnetic field, I used a local universe map, taken from the catalog HyperLEDA. To verify the effects of these fields on UHECR trajectories, I back-propagate a beam of 40000 protons, 1 degree wide, towards the direction of Virgo cluster. The mean deviation is 0. 780. And grows up to 1. 30 for a frozen field model. These values are not negligible. I applied the same method to the triple event of AGASA experiment, added of a fourth event from HiRes. Through the plausible sources, I identified NGC3998, an Active Galactic Nucleus, of LINER type, a good candidate for acceleration. Finally, I worked also on a new kind of source: the charged black holes, which can be at the origin of UHECR emission. I sketch the acceleration mechanism and the expected flux, suggesting a correlation with gamma-ray bursts. So I propose a strategy of trajectory reconstruction, which can be improved with the next generation experiments (AUGER, SKA, LOFAR), as well as a new source to be searches through this new kind of astronomy
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Düchting, Norbert. "Entropie Schwarzer Löcher in (1+1)-dimensionalen Gravitationstheorien /." Berlin : Logos-verl, 2001. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb390773206.
Full text
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Cortier, Julien. "Étude mathématique de Trous Noirs et de leurs données initiales en Relativité Générale." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00629802.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est l'étude mathématique de familles d'espaces-temps satisfaisant aux équations d'Einstein de la Relativité Générale. Deux approches sont considérées pour cette étude. La première partie, composée des trois premiers chapitres, examine les propriétés géométriques des espaces-temps d'Emparan-Reall et de Pomeransky-Senkov, de dimension 5. Nous montrons qu'ils contiennent un trou noir, dont l'horizon des événements est à sections compactes non-homéomorphes à la sphère. Nous en construisons une extension analytique, et prouvons que cette extension est maximale, et unique dans une certaine classe d'extensions pour les espaces-temps d'Emparan-Reall. Nous établissons ensuite le diagramme de Carter-Penrose de ces extensions, puis analysons la structure de l'ergosurface des espaces-temps de Pomeransky- Senkov. La deuxième partie est consacrée à l'étude de données initiales, solutions des équations des contraintes, induites par les équations d'Einstein. Nous effectuons un recollement d'une classe de données initiales avec des données initiales d'espaces-temps de Kerr-Kottler-de Sitter, en utilisant la méthode de Corvino. Nous construisons, d'autre part, des métriques asymptotiquement hyperboliques en dimension 3, satisfaisant les hypothèses du théorème de masse positive à l'exception de la complétude, et ayant un vecteur moment-énergie de genre causal arbitraire.
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Ruef, Clément. "Trous noirs en théorie des cordes : vers une compréhension de la gravité quantique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00518227.
Full textAbstract:
Dans cette thèse je présente les travaux effectués lors de mon doctorat à l'Institut de Physique Théorique (IPhT) du CEA de Saclay, sous la direction de Iosif Bena. Ceux-ci ont pour cadre la théorie des cordes, et plus précisément la supergravité à dix et onze dimensions, comme limite de basse énergie de la théorie des cordes. La première partie concerne l'étude des trous noirs et microétats de trous noirs supersymétriques à trois charges. En utilisant une D-brane supersymétrique appelée supertube, nous avons effectué une approche test et montré que cette approche capture dans tous les cas connus les propriétés physiques de la solution complête de supergravité. Nous avons aussi prouvé que le supertube, quand il est placé dans un fond ayant des charges magnétiques, voit son entropie augmentée par rapport à celle qu'il a en espace plat. Les solutions de supergravité sourcées par des supertubes étant régulières et sans horizon, elles peuvent être vues, dans le contexte du “fuzzball proposal”, comme des microétats de trous noirs. Cette entropie augmentée pourrait donc contribuer pour une large part dans le cadre d'un comptage microscopique de l'entropie de trou noir, . Dans la deuxième partie de la thèse, je présente une nouvelle classe de solutions non supersymétriques de supergravité `a onze dimensions, appelées solutions “à branes flottantes”. Les équations donnant ces nouvelles solutions généralisent les équations BPS, et ont, comme ces dernières, l'énorme avantage d'être partiellement du premier ordre et linéaires. Les équations BPS, et donc toutes les solutions supersymétriques, se retrouvent comme une sous-famille des équations à branes flottantes. Certaines de ces nouvelles solutions ont un horizon et sont donc des trous noirs – avec des topologies d'horizon variées – mais certaines sont complètement régulières et sans horizons et correspondraient à des microétats de trous noirs non extrémaux.
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Raffaelli, Bernard. "Analyse semi-classique des phénomènes de résonance et d'absorption par des trous noirs." Phd thesis, Université Pascal Paoli, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653074.
Full textAbstract:
Au delà de la simple définition formelle d'un trou noir comme solution des équations d'Einstein dans le vide, il existe, comme l'a souligné Kip Thorne, depuis 1971 et l'observation du système binaire Cygnus X1, jusqu'aux hypothèses les plus récentes relatives à l'existence de trous noirs supermassifs au centre de nombreuses galaxies, des indices observationnels confortant leur existence dans l'Univers et motivant ainsi leur étude. En physique, nous le savons, pour obtenir des informations essentielles sur les interactions entre particules fondamentales, atomes, molécules, etc..., ainsi que sur la structure des objets composés, nous devons procéder à des expériences de collision ou plus précisément de diffusion. C'est ce qui constitue précisément l'objet de ce travail de thèse. En effet, en analysant comment un trou noir interagit avec son environnement, nous sommes en droit d'attendre des informations essentielles sur ces ''objets invisibles''. Cette étude sera également très utile pour comprendre, notamment, le signal que l'on devrait recevoir, prochainement, par le biais de la nouvelle génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles. Ce travail se concentre donc principalement sur les phénomènes sous-jacents aux processus de diffusion par des trous noirs, i.e. les phénomènes de résonance et d'absorption. Toute l'originalité de cette étude repose sur le fait que nous proposons de nous intéresser à ces phénomènes du point de vue d'une théorie semiclassique dite " théorie du moment angulaire complexe ", mettant ainsi au cœur de la physique des trous noirs les concepts de matrice S ainsi que les techniques relatives aux pôles de Regge, tel que l'a suggéré implicitement Chandrasekhar au milieu des années soixante-dix. Cette approche nous permet de donner une interprétation physique, simple et intuitive, des phénomènes de résonance et d'absorption d'un champ, en l'occurrence d'un champ scalaire, massif ou non, par des trous noirs.
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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.
Full textAbstract:
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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Raffaelli, Bernard. "Analyse semi-classique des phénomènes de résonance et d’absorption par des trous noirs." Corte, 2011. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00653074.
Full textAbstract:
Au delà de la simple définition formelle d'un trou noir comme solution des équations d'Einstein dans le vide, il existe, comme l'a souligné Kip Thorne, depuis 1971 et l'observation du système binaire Cygnus X1, jusqu'aux hypothèses les plus récentes relatives à l'existence de trous noirs supermassifs au centre de nombreuses galaxies, des indices observationnels confortant leur existence dans l'Univers et motivant ainsi leur étude. En physique, nous le savons, pour obtenir des informations essentielles sur les interactions entre particules fondamentales, atomes, molécules, etc. . . , ainsi que sur la structure des objets composés, nous devons procéder à des expériences de collision ou plus précisément de diffusion. C'est ce qui constitue précisément l'objet de ce travail de thèse. En effet, en analysant comment un trou noir interagit avec son environnement, nous sommes en droit d'attendre des informations essentielles sur ces ''objets invisibles''. Cette étude sera également très utile pour comprendre, notamment, le signal que l'on devrait recevoir, prochainement, par le biais de la nouvelle génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles. Ce travail se concentre donc principalement sur les phénomènes sous-jacents aux processus de diffusion par des trous noirs, i. E. Les phénomènes de résonance et d'absorption. Toute l'originalité de cette étude repose sur le fait que nous proposons de nous intéresser à ces phénomènes du point de vue d'une théorie semiclassique dite " théorie du moment angulaire complexe ", mettant ainsi au cœur de la physique des trous noirs les concepts de matrice S ainsi que les techniques relatives aux pôles de Regge, tel que l'a suggéré implicitement Chandrasekhar au milieu des années soixante-dix. Cette approche nous permet de donner une interprétation physique, simple et intuitive, des phénomènes de résonance et d'absorption d'un champ, en l'occurrence d'un champ scalaire, massif ou non, par des trous noirsBeyond the mathematical definition of a black hole as a solution of Einstein equations in vacuum, there are some observational clues, as pointed out by Kip Thorne, from the first observation of the binary system Cygnus X1 to recent assumptions related to the presence of hypothetical supermassive black holes in the center of various galaxies, concerning their existence in our Universe and consequently encouraging their study. In physics, it is wellknown that in order to obtain information on interactions between fundamental particles, atoms, molecules, etc…, and on the structure of composite objects, we have to make collision experiments or, more precisely, scattering experiments. This is precisely the aim of this work. Indeed, studying how a black hole can interact with its environment, we should obtain fundamental information about those “invisible objects”. This work is also useful to understand the kind of signals one could detect by the future gravitational waves astronomy devices. This thesis is mainly focused on resonance and absorption phenomena by black holes. The originality of this study is about the use of a semiclassical method known as the “complex angular momentum theory”, which brings concepts like S matrix, Regge poles techniques, into high energy black hole physics as suggested implicitly by Chandrasekhar in the middle of the seventies. This approach allows us to have simple and quite intuitive physical interpretations of resonance and absorption phenomena related to the scattering of a scalar, massive or not, field by black holes
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Cangemi, Floriane. "Approche multi-diagnostique des émissions de haute énergie des microquasars à trous noirs." Thesis, Université de Paris (2019-....), 2020. http://www.theses.fr/2020UNIP7075.
Full textAbstract:
Dans l’Univers, les processus d’accrétion-éjection font partie des mécanisme observables à toutes les échelles de taille et de longueur d’onde ; depuis la formation d’une étoile, jusqu’aux noyaux actifs de galaxies. Les temps typiques mis en jeu sont également très différents ; quelques secondes pour les sursauts gamma alors que les échelles temporelles de formations stellaires sont plutôt de l’ordre de plusieurs millions d’années. Dans notre galaxie, les trous noirs accrétants, communément appelés microquasars, présentent l’avantage d’évoluer sur des échelles de temps commensurables avec des temps caractéristiques pour l’Homme : de la journée à quelques semaines. Le lien entre l’accrétion et l’éjection est cependant mal compris. Ce sont ces mécanismes et leur étroite connexion qui sont in fine visés par mes travaux de thèse. Dans la première partie, je m’attache à étudier les changements spectro-temporels observés lors de a phase active de ces sources. Je compare les variabilités temporelles rapides observées durant quatre éruptions de GX 339-4 aux paramètres physiques d’un modèle d’accrétion-éjection. Dans ce modèle, l’évolution spectrale de la source est engendrée par l’interaction entre deux flots d’accrétion : une partie externe abritant un disque d’accrétion standard, tandis que la partie interne est responsable du déclenchement de puissantes éjections. Je mets en évidence le lien entre ces variabilités rapides et le rayon de transition entre les deux flots d’accrétion.Dans un seconde partie, j’utilise le satellite INTEGRAL, qui me permet de sonder le comportement de ces sources à plus haute énergie, typiquement entre 100 keV et 1000 keV. Ici, je recherche la signature d’une émission non-thermique à haute énergie dans plusieurs sources présentant des comportements spectraux bien différents. Cette émission est, à l’heure actuelle, mal contrainte et son origine largement débattue. Je détecte et caractérise cette composante dans plusieurs sources et, pour certaines d’entre-elles, dans plusieurs états spectraux. Je présente ensuite les résultats d’une étude polarimétrique effectuée sur ces mêmes sources. La polarisation provenant de cette émission apporte des informations cruciales et déterminantes sur le mécanisme d’émission de cette composante à haute énergie. Je discute enfin de l’implication de ces résultats et des potentielles origines de cette émission tout en comparant les propriétés des différentes sources étudiéesAccretion-ejection phenomena are seen across the whole Universe, in all wavelenghts and size scales; from the formation of young stars, to active galactic nuclei. Typical timescales are also very different; a few seconds for g-ray bursts to several billion years for stellar formation.In our galaxy, accreting black holes, usually called microquasars, have the advantage of evolving on human timescales: from one day to several weeks. However, the link between accretion and ejection is misundurstanding. The connection between these mechanisms is the aim of my thesis work. In the first part, I study the spectrotemporal changes observed during outbursts. I compare the fast temporal variabilities observed during four outbursts of GX 339–4 to physical parameters from an accretion-ejection model. In this model, the spectral evolution is due to an interplay between two accretion flows: a standard accretion disk in the outer parts and a jet-emitting disk in the inner parts. I highlight the link between the observed variability and the transitional radius between the two accretion flows. In the second part, I use the INTEGRAL satellite which is an ideal instrument to probe the behaviour of these sources at higher energies, typically between 100 keV and 1000 keV. Here, I research a non-thermal emission signature for several sources which have very distinct spectral behaviour. This emission is, hitherto, unconstrained and its origin is widely debated. I detect and characterize this component for several sources and spectral states. I then present results of a polarimetric study performed on the same sources. Polarization from this emission brings crucial and decisive insights into the emission mechanism from this component. I finally discuss about the implication of these results and the potential origin of this emission while comparing properties of the different sources
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Cortier, Julien. "Etude mathématique de trous noirs et de leurs données initiales en relativité générale." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20068/document.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est l'étude mathématique de familles d'espaces-temps satisfaisant aux équations d'Einstein de la Relativité Générale. Deux approches sont considérées pour cette étude. La première partie, composée des trois premiers chapitres, examine les propriétés géométriques des espaces-temps d'Emparan-Reall et dePomeransky-Senkov, de dimension 5. Nous montrons qu'ils contiennent un trou noir, dont l'horizon des événements est à sections compactes non-homéomorphes à la sphère. Nous en construisons une extension analytique et prouvons que cette extension est maximale et unique dans une certaine classe d'extensions pour les espaces-temps d'Emparan-Reall. Nous établissons ensuite le diagramme de Carter-Penrose de ces extensions, puis analysons la structure de l'ergosurface des espaces-temps de Pomeransky-Senkov. La deuxième partie est consacrée à l'étude de données initiales, solutions des équations des contraintes, induites par les équations d'Einstein. Nous effectuons un recollement d'une classe de données initiales avec des données initiales d'espaces-temps de Kerr-Kottler-deSitter, en utilisant la méthode de Corvino. Nous construisons, d'autre part, des métriques asymptotiquement hyperboliques en dimension 3, satisfaisant les hypothèses du théorème de masse positive à l'exception de la complétude, et ayant un vecteur moment-énergie de genre causal arbitraireThe aim of this thesis is the mathematical study of families of spacetimes satisfying the Einstein's equations of General Relativity. Two methodsare used in this context.The first part, consisting of the first three chapters of this work,investigates the geometric properties of the Emparan-Reall andPomeransky-Senkov families of 5-dimensional spacetimes. We show that they contain a black-hole region, whose event horizon has non-spherical compact cross sections. We construct an analytic extension, and show its maximality and its uniqueness within a natural class in the Emparan-Reallcase. We further establish the Carter-Penrose diagram for these extensions, and analyse the structure of the ergosurface of the Pomeransky-Senkovspacetimes.The second part focuses on the study of initial data, solutions of theconstraint equations induced by the Einstein's equations. We perform agluing construction between a given family of inital data sets andinitial data of Kerr-Kottler-de Sitter spacetimes, using Corvino'smethod.On the other hand, we construct 3-dimensional asymptotically hyperbolicmetrics which satisfy all the assumptions of the positive mass theorem but the completeness, and which display an energy-momentum vector of arbitry causal type
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Sabat, Hanna A. "Comportement spectral des binaires X dans le domaine X et gamma." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30107.
Full text
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Coupé, Séverine. "Modélisation des régions émissives autour des trous noirs dans les noyaux actifs de galaxies." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10208.
Full textAbstract:
Dans les noyaux actifs de galaxies, les régions émettant dans le domaine UV et X sont composées de gaz optiquement épais et chaud autour de la source centrale. L'étude de ces régions (hors équilibre thermodynamique local) se fait à l'aide de codes de photoionisation-transfert qui calculent de façon auto-cohérente leurs structures en ionisation et en température, ainsi que les spectres émis. Parmi ces codes, nous possédons le seul traitant correctement le transfert des raies. Nous avons amélioré la description des ions et des données atomiques pour les différents processus inclus dans le code, et vérifié la pertinence de ces changements. Grâce à ces améliorations, nous avons maintenant des outils performants permettant de contraindre les paramètres physiques de ces régions émissives qui pourront être utilisés pour interpréter les données en provenance des satellites X, comme Chandra et XMM-Newton. Nous nous sommes intéressées aux diagnostics de densité et de température, couramment utilisés en astrophysique et en physique des plasmas, se basant sur des rapports de raies d'ions héliumoi͏̈des. Nous avons mis en évidence que ces rapports dépendent également de deux autres paramètres : la densité de colonne et l'éclairement incident. Nous avons proposé un modèle permettant d'expliquer l'absence de corrélation entre le continu X et la raie du fer vers 6. 4 keV. Un éclairement intense et soudain d'une petite zone du disque (" flare ") perturbe l'équilibre de celle-ci. Le rétablissement de l'équilibre de pression est lent, et ce décalage en temps pourrait expliquer la décorrélation. Nous avons également étudié l'influence sur les spectres de la présence d'instabilités thermiques, qui se produisent dans des milieux à pression imposée. Nous avons montré que ces instabilités ne conduisent pas à des incertitudes importantes sur les spectres émis pouvant fausser les interprétations des observations.
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Bacon, Philippe. "Graphes d'ondelettes pour la recherche d'ondes gravitationnelles : application aux binaires excentriques de trous noirs." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC113/document.
Full textAbstract:
En décembre 2015, les détecteurs LIGO ont pour la première fois détecté une onde gravitationnelle émise lors de la coalescence d'une paire de trous noirs il y a de cela 1.3 milliards d'années. Une telle première dans la toute nouvelle astronomie gravitationnelle a été suivie par plusieurs autres observations. La dernière en date est la fusion de deux étoiles à neutron dont la contrepartie électromagnétique a pu être observée par plusieurs observatoires à travers le monde. A cette occasion, les ondes gravitationnelles se sont inscrites dans l'astronomie multi-messager. Ces observations ont été rendues possibles par des techniques avancées d'analyse de données. Grâce à elles, la faible empreinte laissée par une onde gravitationnelle dans les données de détecteurs peut être isolée. Le travail de cette thèse est dédié au développement d'une technique de détection d'ondes gravitationnelles ne reposant que sur une connaissance minimale du signal à isoler. Le développement de cette méthode consiste plus précisément à introduire une information sur la phase du signal d'onde gravitationnelle selon un contexte astrophysique déterminé. La première partie de cette thèse est consacrée à la présentation de la méthode. Dans une seconde partie cette méthode est appliquée à la recherche de signaux d'ondes gravitationnelles en provenance de systèmes binaires de trous noirs de masse stellaire dans du bruit Gaussien. Puis l'étude est répétée dans du bruit de détecteurs collecté pendant la première période de prise de données. Enfin la troisième partie est dédiée à la recherche de binaires de trous noirs dont l'orbite montre un écart à la géométrie circulaire, ce qui complexifie la morphologie du signal. De telles orbites sont qualifiées d'excentriques. Cette troisième analyse permet d'établir de premiers résultats quant à la méthode proposée lorsque le signal d'intérêt est peu connuIn december 2015 the LIGO detectors have first detected a gravitational wave emitted by a pair of coalescing black holes 1.3 billion years ago. Many more observations have been realised since then and heralded gravitational waves as a new messenger in astronomy. The latest detection is the merge of two neutron stars whose electromagnetic counterpart has been followed up by many observatories around the globe. These direct observations have been made possible by the developpement of advanced data analysis techniques. With them the weak gravitational wave inprint in detectors may be recovered. The realised work during this thesis aims at developping an existing gravitational wave detection method which relies on minimal assumptions of the targeted signal. It more precisely consists in introducing an information on the signal phase depending on the astrophysical context. The first part is dedicated to a presentation of the method. The second one presents the results obtained when applying the method to the search of stellar mass binary black holes in simulated Gaussian noise data. The study is repeated in real instrumental data collected during the first run of LIGO. Finally, the third part presents the method applied in the search for eccentric binary black holes. Their orbit exhibits a deviation from the quasi-circular orbit case considered so far and thus complicates the signal morphology. This third analysis establishes first results with the proposed method in the case of a poorly modeled signal
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Martin, Dussaud Pierre. "Black-to-white hole scenario : foundation and evaporation." Thesis, Aix-Marseille, 2020. http://www.theses.fr/2020AIXM0132.
Full textAbstract:
La physique du début du XXe siècle a connu deux grandes révolutions conceptuelles qui ont bouleversé notre façon de voir le monde. La relativité générale, d’une part, décrit l’espace-temps à grande échelle ; la mécanique quantique, d’autre part, traite du comportement microscopique de la matière. Depuis lors, les physiciens sont en quête d’une théorie de la gravité quantique, qui réunirait les deux langages. Il est attendu qu’une telle théorie modifie profondément notre compréhension des trous noirs, ces astres d’une densité extrême, longtemps restés dans l’ombre des calculs, et désormais observés en nombre dans le ciel. La théorie quantique a déjà montré, en première approximation, qu’un trou noir s’évapore lentement. La gravité quantique prédit par ailleurs qu’un tel astre pourrait se métamorphoser en trou blanc, son symétrique temporel. Dans cette thèse, nous étudions les fondements d’un tel scénario et proposons un modèle mathématique qui inclue le phénomène d’évaporationThe physics of the beginning of the 20th century experienced two major conceptual revolutions that changed the way we see the world. General relativity, on the one hand, describes space-time on a large scale; quantum mechanics, on the other hand, deals with the microscopic behaviour of matter. Since then, physicists have been looking for a theory of quantum gravity, which would bring the two languages together. It is expected that such a theory profoundly changes our understanding of black holes, these extremely dense astrophysical objects, long remained in the shade of calculations, and now observed in droves in the sky. Quantum theory has already shown, as a first approximation, that a black hole slowly evaporates. Quantum gravity also predicts that such an object could metamorphose into a white hole, its time-reverse. In this thesis, we study the foundations of such a scenario and propose a mathematical model that includes the phenomenon of evaporation
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Boudoul, Gaëlle. "Trous noirs primordiaux, rayonnement cosmique et développements instrumentaux pour l'imageur Tcherenkov de l'expérience spatiale AMS." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003566.
Full textAbstract:
L'expérience AMS sera mise en orbite à partir de 2006 pour une durée de 3 ans afin d'étudier le rayonnement cosmique et d'ouvrir de nouvelles perspectives pour la recherche d'antimatière et de matière noire. Cette thèse présente d'abord le travail mené pour les développements du détecteur Tcherenkov (RICH) d'AMS qui conduira à une mesure précise de la vitesse et de la charge des particules le traversant. Nous exposons le choix des photodétecteurs, les tests de l'électronique, les caractéristiques générales du compteur ainsi que la mise en oeuvre de l'analyse des données obtenues avec deux prototypes (incluant des mesures au CERN). La seconde partie du travail est consacrée à l'étude théorique du rayonnement cosmique et d'un signal exotique potentiel pour AMS : les trous noirs en évaporation. Les conséquences astrophysiques, cosmologiques et gravitationnelles de l'existence de ces objets sont considérées en détails.
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Battarra, Lorenzo. "Multi-trace deformations in AdS/CFT models of cosmological singularities and condensed matter." Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077026.
Full textAbstract:
Grâce à la correspondance AdS/CFT, des phénomènes de gravité quantique peuvent être étudiés en terme de théories des champs non gravitationnelles. Dans un régime différent, AdS/CFT permet une description alternative de certaines théories des champs fortement couplées à travers les propriétés de solutions classiques de supergravité. Dans cette thèse, nous explorons des modèles dans lesquels la correspondance est élargie par l'adoption de déformations multi-trace de la théorie des champs duale. Dans le bulk, ces déformations correspondent à des conditions aux limites non ordinaires pour les champs de supergravité. Dans la première partie de cette thèse, nous étudions une classe de modèles holographiques qui décrivent des singularités gravitationnelles de type "Big Crunch" en termes d'évolution d'une théorie des champs instable. Nous étudions la possibilité, précédemment considérée par d'autres auteurs, de "résoudre" la singularité dans la théorie des champs. Dans la deuxième partie, nous étudions les propriétés thermodynamiques de trous noirs avec champ scalaire dans le cadre de la supergravité N~8 en cinq dimensions. Ces solutions décrivent des états d'équilibre de la théorie des champs dans lesquels, à cause de la présence de la déformation, un opérateur scalaire acquiert une valeur moyenne non nulle. Dans la troisième partie, nous généralisons cette analyse aux trous noirs en quatre dimensions, qui ont récemment été considérés dans les modèles de supraconductivité holographique. Nous calculons le spectre de fréquences quasi-normales scalaires, et proposons une relation entre le mode le moins atténué et les potentiels effectifs construits à partir des données de supergravitéThe AdS/CFT correspondence provides a framework in which intrinsically quantum gravitational phenomena can be investigated in terms of a non—gravitational field theory. In a different regime, it allows an alternative description of certain strongly coupled field theories via the properties of classical solutions of supergravity. In this thesis, we investigate models in which the correspondence is extended by the use of so-called multi-trace deformations of the dual field theory. In the bulk, these are mapped to non-standard boundary conditions for the supergravity fields. In the first part of the thesis, we study a class of holographic models that describe Big Crunch singularities in the bulk in terms of the evolution in an unstable field theory. We investigate the possibility, previously conjectured by other authors, that the singularity may be resolved on the field theory side. In the second part, we study the thermodynamic properties of hairy black holes in five—dimensional N=8 supergravity. These solutions describe equilibrium states of the dual strongly coupled field theory in which, due to the presence of the multi-trace deformation, a scalar operator acquires a non-vanishing expectation value. In the third part, we generalize this analysis to four dimensional hairy black holes, which have reçently been considered in models of holographic superconductivity. We compute the spectrum of scalar quasi—normal frequencies of these black holes, and propose a relation between the longest lived mode and the properties of effective field theory potentials built from supergravity data
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Grisé, Fabien. "Sources X ultra-lumineuses: étude optique détaillée de deux contreparties et de leurs environnements : Deux exemples contre la présence d'un trou noir de masse intermédiaire." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/GRISE_Fabien_2008.pdf.
Full textAbstract:
Les sources X ultralumineuses (ULXs) sont des objets qui dépassent la limite d'Eddington d'un trou noir de 10 masses solaires et qui se situent en dehors du noyau de leur galaxie hôte. Malgré deux décennies d'observations dans la gamme des rayons X, la nature précise des ULXs reste un mystère. En effet, ces systèmes binaires accrétants sont devenus les candidats idéaux des fameux trous noirs de masse intermédiaire (IMBHs), mais les preuves directes manquent. Cette thèse fait donc appel à des données optiques d'une profondeur jusque là inexploitée, grâce à l'utilisation conjointe des télescopes terrestres de la classe des 8 mètres et du télescope spatial Hubble, dans une démarche d'étude multi-longueurs d'onde indispensable dans l'astrophysique contemporaine. Les observations sur deux des ULXs les plus brillants connus jusqu'alors ont révélé quantité d'informations, parmi lesquelles une identification spectroscopique claire de leur contrepartie optique via la détection d'une raie d'HeII en émission dans le continu de celle-ci. La photométrie de l'environnement de ces sources a permis d'associer les ULXs à des associations stellaires jeunes et peu massives et a également rendu possible la détermination d'une masse limite supérieure pour l'étoile donneuse de masse dans ces systèmes. Une variabilité photométrique sur des échelles de temps diverses a été observée et est interprétée comme étant liée à des variations stochastiques du disque d'accrétion. Pour la première fois, une modification de la vitesse radiale de la raie d'HeII a été observée, lançant la course à l'obtention d'une courbe de vitesse radiale pour un ULX ce qui permettrait de discriminer sans ambiguité la classe de trous noirs à laquelle il appartient. En l'état, seule une limite supérieure sur la masse du trou noir dans un ces systèmes a pu être déterminée et elle est compatible avec un trou noir de masse inférieure à 50 masses solaires, rendant l'hypothèse d'un trou noir de grande masse improbable. L'environnement stellaire dans lequel se situent ces objets plaident également pour des trous noirs de plus faible masse que la gamme intermédiaire. Enfin, ces ULXs se distinguent par la présence de larges nébuleuses autour d'eux ; la spectroscopie de ces bulles ionisées révèle une contribution importante liée aux chocs ainsi qu'une contribution photoionisante restant à quantifier plus précisément. Dans tous les cas, la présence de jets et/ou de vents provenant de l'ULX semble être la seule façon de pouvoir sculpter ces nébuleuses d'une taille très inhabituelleUltraluminous X-ray sources (ULXs) are objects emitting above the Eddington limit of a 10 solar masses black hole while not being located at the nucleus of their host galaxy. Despite two decades of X-ray observations, the precise nature of ULXs remains a mystery. Indeed, these accreting binary systems became the ideal candidates for the famous intermediate mass black holes (IMBHs), but direct proofs are missing. This thesis relies on optical data of unprecedented exposure time that was taken by ground-based telescopes of the 8+ meter class and by the Hubble space telescope. My study follows a multi-wavelength approach that is essential in present astrophysics. Observations of two of the most luminous ULXs known revealed lots of information, such as a secure spectroscopic indentification of their optical counterparts by detecting an HeII emission line in the continuum. The photometry of the environment of these sources has permitted to link ULXs to young and small stellar associations and to estimate an upper mass limit for the donor star in these systems. Photometric variability on different time scales has been observed and is interpreted as being linked to stochastic variations of the accretion disk. For the first time, a shift in the radial velocity of the HeII line has been detected, which has encouraged an attempt to determine a radial velocity curve of a ULX. Such a curve would permit to discriminate unambiguously the black hole class to which it belongs. For the moment, only an upper limit on the black hole mass has been found, being compatible with less than 50 solar masses. The presence of a high mass black hole is hence unlikely. The stellar environment in which these objects are located also pleads for small mass black holes rather than the intermediate mass ones. Finally, these ULXs distinguish themselves by the presence of large nebulae around them; spectroscopy of these ionised bubbles reveals an important contribution due to shocks and a second contribution by photoionization that is still to be quantified precisely. In any case, the ejection of jets and/or winds by the ULX itself seems to be the only way to shape these nebulae of a very unusual size
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Hemsendorf, Marc. "Dynamics of black holes in galactic centres /." Aachen : ShakerVerl, 2000. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37738880s.
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Grisé, Fabien Pakull Manfred W. Motch Christian. "Sources X ultra-lumineuses : étude optique détaillée de deux contreparties et de leurs environnements deux exemples contre la présence d'un trou noir de masse intermédiaire /." Strasbourg : Université Louis Pasteur, 2008. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1097/01/GRISE_Fabien_2008-restrict.pdf.
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Ruef, Clément. "Black holes in string theory : towards an understanding of quantum gravity." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112057.
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Dans cette thèse, je présente les travaux effectués lors de mon doctorat à l’Institut Théorique (IPhT) du CEA de Saclay, sous la direction de Iosif Bena. Ceux-ci ont pour cadre la théorie des cordes, et plus précisément la supergravité à dix et onze dimensions, comme limite de basse énergie de la théorie des cordes. La première partie concerne l’étude des trous noirs et microétats de trous noirs supersymétriques à trois charges. En utilisant une D-brane supersymétrique appelée supertube, nous avons effectué une approche test et montré que cette approche capture dans tous les cas connus les propriétés physiques de la solution complète de supergravité. Nous avons aussi prouvé que le supertube , quand il est placé dans un fond ayant des charges magnétiques, voit son entropie augmentée par rapport à celle qu’il a en espace plat. Les solutions de supergravité sourcées par de supertubes étant régulières et sans horizon, elles peuvent êtres vues, dans le contexte du « fuzzball proposal » comme des microétats de trous noirs. Cette entropie augmentée pourrait donc contribuer pour une large part dans le cadre d’un comptage microscopique de l’entropie de trou noir. Dans la deuxième partie de la thèse, je présente une nouvelle classe de solution non supersymétriques de supergravité à onze dimensions, appelées solutions « à branes flottantes ». Les équations donnant ces nouvelles solutions généralisent les équations BPS, et ont, comme ces dernières, l’énorme avantage d’être partiellement du premier ordre et linaires. Les équations BPS ,et donc toutes les solutions supersymétriques, se retrouvent comme une sous-famille des équations à branes flottantes. Certaines de ces nouvelles solutions ont un horizon et sont donc des trous noirs – avec des topologie d’horizon variés- mais certaines sont complètement régulières et sans horizons et correspondraient à des microétats de trous noirs non extrémauxIn this thesis I present the work I did during my PhD at the Institute of Theorectical Physical (IPhT), CEA Saclay, under the supervision of Iosif Bena. The framework I have been working in is string theory, and more precisely surpergravities in ten and eleven dimensions, as low energy limits of string theory. The first part of the thesis deals with the study of supersymmetric three-charge black holes and black hole microstates : Using supersymmetric D-branes called supertubes, we have performed a probe analysis of supergravity solutions, and showed how this approach {\it exactly captures}, in all know cases, the physical properties of the complete supergravity solution. We also found that when the supertube is in a magnetically charged background, it sees its entropy {\it enhanced} with respect to its flat space one. The supergravity solutions sourced by supertubes are regular and horizonless, and hence can be seen, in the “fuzzball proposal”, as black hole microstates. This enhanced entropy could therefore contribute for a large part in a microscopic counting of the black hole entropy. In the second part of the thesis, I present a new class of five-dimensional {\it non-supersymmetric} solutions, called “floating brane” solution. The equations giving these new solutions generalizes the BPS equations and have the key property to still be partially {\it first order} and {\it linear}. The BPS equations, and thus all the known supersymmetric solutions are recovered as a subcase of the floating brane equations. Some of the new solutions have a horizon and are thus black holes- with different horizon topologies- but some are completely regular and horizonless and should correspond to microstates of {\it non extremal} black holes
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Le, Tiec Alexandre. "Coalescence de trous noirs en relativité générale & Le problème de la matière noire en astrophysique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00521645.
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La première partie de cette thèse s'inscrit dans le cadre de la modélisation des ondes gravitationnelles en provenance des systèmes binaires coalescents de trous noirs, dans la perspective de leur détection par les antennes gravitationnelles terrestres LIGO/VIRGO et spatiale LISA. Nous étudions la dynamique relativiste de tels systèmes binaires d'objets compacts à l'aide de deux méthodes d'approximation en relativité générale : les développements post-newtoniens, et le formalisme de la force propre, une extension naturelle de la théorie des perturbations d'un trou noir ; nous démontrons la cohérence des résultats ainsi obtenus dans leur domaine de validité commun. Dans un second temps, nous combinons ces deux méthodes perturbatives afin d'estimer l'effet de recul gravitationnel lors de la coalescence de deux trous noirs de Schwarzschild ; nos résultats sont en très bon accord avec ceux obtenus par des simulations en relativité numérique. La seconde partie de cette thèse traite du problème de la matière noire en astrophysique. L'hypothèse de la matière noire rend compte de nombreuses observations indépendantes de l'échelle des amas de galaxies jusqu'aux échelles cosmologiques. Les observations à l'échelle galactique sont toutefois en bien meilleur accord avec la phénoménologie de la dynamique newtonienne modifiée (MOND), qui postule une modification des lois de la gravité en l'absence de matière noire. Nous proposons une troisième alternative : conserver la théorie de la gravitation standard, mais doter la matière noire d'une propriété de polarisabilité dans un champ gravitationnel, de façon à rendre compte de la phénoménologie de MOND à l'échelle des galaxies.
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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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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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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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Collombon, Mathieu. "Résonance noire à trois photons sur un nuage d'ions calcium confinés." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0017.
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Les travaux présentés dans cette thèse décrivent l’ensemble de la démarche expérimentale qui a été mise en place afin d’observer un piégeage cohérent de population à trois photons sur un nuage d’ions calcium confinés en piège radio-fréquence. La réalisation d’un tel processus cohérent repose sur des contraintes expérimentales fortes concernant la relation de phase entre les trois lasers impliqués dans le processus d’interrogation ainsi que sur leurs finesses spectrales. Notre approche est basée sur l’optimisation des performances d’un laser stabilisé à 411 THz (729 nm) pour atteindre une stabilité de fréquence relative inférieure à 10⁻¹⁴ à 1 s. Ces performances ont ensuite été transférées vers un peigne de fréquence optique. Le comportement de cet instrument ainsi que les performances du transfert sont présentés dans ces travaux. Le peigne est alors utilisé comme oscillateur de transfert pour asservir les deux autres lasers impliqués dans l’interrogation des ions (866 nm et 794 nm). Grâce à ce travail sur la mise en relation des trois sources laser, ainsi que l’optimisation de leur qualités spectrales nous avons pu observer les premières résonances noires à trois photons dans le spectre de fluorescence des ions 40 Ca⁺. Ces résultats originaux ainsi que les premières études systématiques du comportement de la résonance en fonction de différents paramètres expérimentaux sont présentés. L’analyse de ces résultats a permis de définir clairement les conditions expérimentales à respecter pour une potentielle utilisation métrologique de cette résonance qui émane d’une superposition cohérente d’état stable ou métastableThe work presented in this thesis describes the complete experimental set-up and approach to realize three-photon coherent population trapping in a cloud of radiofrequency confined calcium ions. The realization of such a population trapping relies on a stringent conditions of the phase relationship between the three lasers involved in the interrogation process, and also their spectral linewidths. Our experimental approach is based on the optimization of the performance of a frequency-stabilized titanium-sapphirelaser at 411 THz (729nm) at the 10⁻¹⁴ level, in term of relative frequency uncertainties. This laser’s fre-quency stability is subsequently transfered to a optical frequency comb by means of a phase-locked loop. Then the two other lasers involved (866 nm and 794 nm) are phase-locked to the optical frequency combwith the same technique. This work describes the transfer method along with its measured performances. With all the three lasers sharing the same ultra-stable frequency reference we have been able to experi-mentally observe for the first time a 3-photon dark resonance in the fluorescence spectra of the 40 Ca⁺, signature of a coherent population trapping in a 3-photon scheme. The dependence of this resonance at experimental parameters, such as laser powers, laser detunings and local magnetic field, have been studied and are presented in this work. The preliminary results have allowed to explain the behaviour of the dark resonance and explored conditions for the use of the 3-photon dark line as a THz frequency standard
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Sadoun, Raphael. "Dynamique des trous noirs supermassifs au cours des fusions de galaxies et étude des interactions avec leur environnement." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066596.
Full textAbstract:
La formation et l'évolution des trous noirs supermassifs, situés au centre de la plupart des galaxies, sont encore mal connues. Cette thèse est consacrée à l'étude de deux principaux aspects de la physique des trous noirs supermassifs. En utilisant des techniques de simulations numériques, j'ai étudié dans un premier temps la dynamique des trous noirs supermassifs dans deux différents modèles de fusions de galaxies expliquant l'origine du courant sud géant, un courant étendu d'étoiles observé récemment dans les parties extérieures de la galaxie d'Andromède (M31). En considérant un modèle plus réaliste que ce qui avait été proposé jusqu'à présent, je prédis la position du trou noir du progéniteur dans le premier scénario correspondant à une fusion entre M31 et une galaxie satellite. J'étudie également la trajectoire du satellite et montre qu'il a du avoir une histoire orbitale complexe. Dans le deuxième scénario, je démontre la possibilité qu'une fusion majeure entre deux galaxies riches en gaz puisse être à l'origine du courant stellaire géant et de la structure centrale de M31 constituée d'un double noyau. La deuxième partie de la thèse est consacrée à l'étude du lien entre trous noirs supermassifs et amas globulaires. En compilant des mesures disponibles, je montre l'existence d'une correlation serrée entre la masse des trous noirs et la dispersion de vitesse des systèmes d'amas globulaires. J'étudie également les interactions entre trous noirs et amas et trouve qu'elles peuvent altérées significativement l'orbite d'un système binaire de trous noirs massifsThe formation and evolution of supermassive black holes, compact objects weighting up to billion solar masses and residing in the center of most galaxies, is still poorly understood. This thesis is devoted to the study of two main aspects of supermassive black hole physics. Using state-of-art numerical simulations, I have investigated in a first part the dynamics of supermassive black holes in two different models of galaxy mergers explaining the formation of the Giant Southern Stream, an extended stream of stars recently observed in the outskirts of the Andromeda galaxy (M31). By considering a more realistic model than what was proposed so far, I make a robust prediction for the projected position of the massive black hole progenitor in the first scenario corresponding to a minor merger between M31 and a satellite galaxy. I also study the trajectory of the satellite and show that it must have had a complex orbital history prior to the formation of the stream. In the second scenario, I demonstrate the possibility that a major merger between two-gas rich galaxies can lead simultaneously to the formation of the stream and the peculiar centralregion of M31 constituted of a double nucleus. The second part of the thesis is devoted to the connection between supermassive black holes and globular clusters. By compiling available measurements, I find evidence for a tight correlation between massive black hole mass and velocity dispersion of globular cluster systems. I also study interactions between star clusters and massive black holes and show that they can significantly alter the orbital evolution of a massive binary black hole system
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Brassart, Matthieu. "Rupture explosive d'étoiles par les trous noirs massifs et éruptions X-UV dans les noyaux de galaxies." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077170.
Full textAbstract:
Une étoile typique de la séquence principale peut être brisée dans le champ gravitationnel d'un trou noir massif de plusieurs centaines de milliers à centaines de millions de masses solaires sans toutefois franchir son horizon. Ce processus de rupture est présenté, ainsi que certaines observations d'éruptions de luminosité X-UV en provenance de centres galactiques proches interprétées comme des retombées d'étoiles brisées. Lorsque l'étoile s'aventure suffisamment proche du trou noir, les effets de marée l'aplatissent violemment en une configuration transitoire de "crêpe" ultra-chaude et dense préalablement à sa rupture. Un modèle hydrodynamique basé sur une stratégie numérique de type Godunov a été considéré pour analyser la formation de la crêpe stellaire et suivre le développement associé des ondes de choc. Les simulations hydrodynamiques montrent que les conditions thermodynamiques induites au coeur de l'étoile comprimée autorisent le déclenchement de réactions thermonucléaires explosives. En outre, elles font apparaître que les ondes de choc transportent à la surface de l'étoile un bref et intense pic de température susceptible d'engendrer un nouveau type de sursaut X ou gamma. Cette signature observationnelle permettrait ainsi de détecter directement des ruptures d'étoiles. La fréquence de tels sursauts est estimée à environ 10-5 par an par galaxie. Puisque la majorité des galaxies abritent un trou noir massif en leur centre, et puisque l'Univers est transparent aux rayonnements X et gamma, plusieurs événements de ce genre seraient détectables chaque année dans l'ensemble de l'Univers observableAtypical main-sequence star can be disrupted by the gravitational field of a massive black hole of several hundreds of thousands to hundreds of millions solar masses without falling in the event horizon. Such a disruptive process is presented, as welI as some X-UV flares from nearby galactic nuclei interpreted as the aftermath of disrupted stars. When the star approaches sufficiently to the black hole, it is violently flattened in a transient ultra hot and dense "pancake" configuration by the tidal effects before being disrupted. A hydrodynamical model based on a Godunov-type approach has been considered to study the stellar pancake formation and to follow the development of shock waves. The hydrodynamical simulations show that the thermodynamical conditions induced within the compressed stellar core enable explosive thermonuclear reactions to be triggered. They also underline that the shock waves carry a brief but very high peak of temperature to the stellar surface likely to give rise to a new type of X or gamma flare. This observational signature would thus enable to directly detect stellar disruptions. The frequency of such flares is estimated to be about 10-5 per year per galaxy. Since most of the galaxies harbour a central massive black hole, and since the Universe is transparent in X- and gamma-ray bands, several events of this kind per year would be detectable in the full observable Universe