1 / 22

Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection

Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection. CVs : Accrétion - Ejection. Etoiles à neutrons. Naines blanches. Etoiles. Terre. Objets compacts : Facteurs d’échelle. Gravité ~ 1/R 2. Champ magnétique Conservation flux magnétique BR 2 =cste > B ~ 1/R2. Relation linéaire

vaughn
Télécharger la présentation

Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection

  2. CVs : Accrétion - Ejection Etoiles à neutrons Naines blanches Etoiles Terre • Objets compacts : Facteurs d’échelle Gravité ~ 1/R2 Champ magnétique Conservation flux magnétique BR2=cste > B~ 1/R2 • Relation linéaire • Dispersion = génération/diffusion • Etoiles = 0.1-104 G • NB = 104-108 G (10kG-100MG) • EN = 109-1014 G Soleil

  3. CVs : Accrétion - Ejection CVs = naine blanche (NB) en système binaire Si évolution jointe des 2 étoiles (non capture), le temps d’évolution pour la formation de la NB impose : -> systèmes les + probables : NB + compagnon faible masse (0.1-0.8Mo) P orbitales typiques = (1-10) h pour accrétion (RLO) Taille Orbite = a = 1010-1011 cm Abondance : 10-6 pc3 dans la Galaxie, systèmes proches (100pc-1Kpc), visibles mv=12-18 Caractéristiques de l’accrétion : Naine blanche (NB) vs Etoiles à neutrons (EN) / Trous noirs(TN) Luminosité Efficacité Température (thermalisée BB) Taux d’accrétion typique (étoile faible masse/RLO) => Mdot = 10-10-10-8 Mo/an = 6 1015 – 6 1017 g/s NB EN TN M (Mo) R (km) Lx(erg/s) h T(therm) 1 1 1 10 000 10 3 10 33-35 1036-38 10 36-38 10-4 10-1 ~ 1 10 eV 1 keV > 1 keV

  4. CVs : Accrétion - Ejection Accrétion : Naine blanche (NB) vs Etoiles à neutrons (EN) • Géométrie de l’accrétion : pour une même masse centrale (1Mo), la matière « voit » le même potentiel • CVs parfaites analogues des LMXB (Low Mass X-ray Binaries) • Près de l’objet compact : • Facteur dominant : champ magnétique de l’objet compact • Capture au rayon « magnétosphérique » Rm • Rm / pression magnétique = pression dynamique du gaz (accrétion sphérique) avec moment magnétique Naine Blanche NB Non-magnétique Magnétique Etoile à neutrons EN Non-magnétique Magnétique • B 104 107 • 1031 1034 Rm 109 5 1010 • B 109 1012 • 1027 1030 Rm 5 106 108

  5. CVs : Accrétion - Ejection Naine blanche Lx=1033-35 erg/s • « Polars » magnétique CV • « Normal » non-magnétique CV B=107 G, m= 1034, rm~ a B=104 G, m= 1031, rm~ RNB Etoiles à neutrons Lx=1036-38 erg/s • Pulsar accrétant • « LMXB » binaire X faible masse B=1012 G, m= 1030, rm~ (100-1000) RNS<< a B=109 G, m= 1027, rm~ (1-10) RNS

  6. CVs : Accrétion - Ejection • CV types • Non-magnétique • B< (0.1-1) MG • Couche limite EUV • IPs (polaires intermédiaires) • B= (1-10) MG • Non-synchronisées • Pspin<<Porb • Colonne (rayons X) • Polaires • B= (10-100) MG • Synchronisées • (freinage magnétique) • Pspin=Porb • Colonne (rayons X)

  7. CVs : Accrétion - Ejection Naine blanche magnétique (Polars) > colonne d’accrétion • Choc au dessus de la surface • Energie cinétique convertie dans le choc • Rayonnements (post-choc) • Bremsstrahlung (Tsh) > rayons X durs (keV) • Cyclotron > IR-optique • Effet de chauffage > EUX – X mous (eV) • Colonne = milieu optiquement mince • Grandeurs typiques • h ~ 108cm (1000km) A= 1016cm (f=10-3=0.1%) Choc fort discontinuité vff > vff/4 (m poids mol. moyen =0.615 solaire) X-durs

  8. CVs : Accrétion - Ejection • Rayonnements concurrents : freinage vs cyclotron • accrétion, densité fortes -> rayt freinage (X-durs) • champ fort -> cyclotron (IR-optique) • IP = rayonnement de freinage seul (champ plus faible) • CVs magnétiques : spectre Lamb & Masters. (1979) B= 2 107G Lx=1032-1034erg/s AM Herculis : Rothschild et al. (1979) Débat : rapport Lxmous/Lxdur+Lcyc ~1 attendu

  9. CVs : Accrétion - Ejection Polars IPs • CVs : INTEGRAL sources INTEGRAL 2nd catalogue, Bird et al. (2006) ApJ 636, 765 209 sources 8 CVs confirmées • 8 CVs confirmées (E> 20keV) = 4% • 1 DN non magnétique (SS Cygni) • 1 Polar (RX1940*) • 6 IPs (V1223 Sgr, V2400 Aql, V709Cas, RX1548, RX1730*, RX2133*) • *Découvertes à hautes énergies par INTEGRAL • Nouvelle population • CVs = 105-106 sources dans la Galaxie • La plupart sont des IPs • B faible : Bremsstrahlung >> Cyclotron • sous estimation précédente de la température • - par les observations à plus basse énergie (XMM) • par les modèles à température uniforme • gradient de température dans la colonne • (température élevée sous le choc) New IGR sources

  10. CVs : Accrétion - Ejection V709 Cas / INTEGRAL Falanga, Bonnet-Bidaud et Souleimanov (2005) A&A, 444, p.561 Source détectée près du pulsar milliseconde IP (Pspin= 312 s / Porb= 5.34 h) Détectée jusqu’à 100 keV JEM-X + ISGRI Ajustement spectral : Plasma émission (mekal / continu+raies) -si température uniforme T=25 keV -si multi-température Tmax=42 keV Mesure de la masse (NB relation M-R) T=42keV  M=0.86Mo Si M=1.2Mo  T=100 keV !! Sources plus hautes énergies attendues

  11. CVs : Accrétion - Ejection Rapports de rapport de raies « anormaux » : raies d’émission formées par photoionisation découverte (Bonnet-Bidaud & Mouchet 1987 A&A188, p.89) polaire BY Cam • Abondances CNO AM Her (Hopkins UT Navette) BY Cam data FUSE 2003 + IUE (1985) Orgine ? - condition d’ionisation vs abondances Test avec un modèleréaliste de colonne + code photo-ionisation  abondances Nx25, C/8, O/2 (Mouchet, Bonnet-Bidaud et al. 2003 A&A401, p.1071 ) explosion de nova ???

  12. The accretion column Dipole accretion : column section A = Acap (r/R)3 cm2 M,R = white dwarf free-fall V = 5.2 108 (M)0.5. (R )-0.5.(r/R) -0.5 cm/s density n = 1.2 1015 Mdot. (Acap) -1.(M)-0.5. (R )0..5.(r/R) -2.5 cm –3 accretion rate Mdot = 7.5 10 16 (M) –1 (R ) (Lx/1034) g/s Slab section dx / n(x+dx) = n(x)/4 assumed homogeneous dy = dz = Acap. (x) 3/2 assumed Acap = 10 16 cm2 direct sideways illumination across slabs CLOUDY code (v.96) dz dy dx Mouchet, Bonnet-Bidaud et al. 2003 A&A401, p.1071

  13. CVs : Accrétion - Ejection • Abondances Bonnet-Bidaud & Mouchet (2003) IAU Coll. 190

  14. CVs : Accrétion - Ejection Oscillations QPOs : Polars découverte Middleditch (1982) 5 polaires : AN UMa, V834 CEn, EF Eri, VV Pup et BL Hyi VLT (May 2005): VV Pup QPO = 1.5 sec Fraction flux optique faible : 1-3% ULTRACAM 3-canaux simultanés 3 (1024x1024 CCDs) 0.001 s expositions avec temps mort négligeable (0.0001 s) (Instrument Visiteur : Univ Sheffield UK) Oscillation hauteur du choc Langer et al. (1982) Problème : conditions d’excitation des QPOs? amortissement cyclotron Non détecté en rayons X ?

  15. CVs : Accrétion - Ejection V VKepler Vrotation éjection accrétion R Ejection • Novae > Réactions nucléaires explosives à la surface de NB • fréquence observée 4/an (réel 40-80 /an) • récurrence ~1000 ans • Dm = 6-13 mag Ledd=(2-4) 104 Lo • Perte de masse (~sphérique) (1-30) 10-5Mo • Rotation • « Propeller effect » : effet hélice • rayon de co-rotation (Rco) vs rayon « magnétosphérique » Rm (capture) R=Rco  VKepler = Vrot Rm Rm < Rco Vkepler >> Vrot : accrétion Rm > Rco Vkepler << Vrot : éjection centrifuge Rco Rm < Rco Rm > Rco

  16. CVs : Accrétion - Ejection orbite • AE Aquarii Porb = 9.88hr compagnon K4-K5 (M=0.6Mo) évolué pour R* > RLO Pspin = 33 sec «  rotateur rapide » Rco = 1.5 109cm vs Rm= 1.3 1010cm (sphérique) : Rm >> Rco accrétion inhibée  éjection Ralentissement Pdot= + 5.6 1014 s/s > Lrot = 6 x1033 erg/s Polarisation B~1 MG > IP (polaire intermédiaire) Faible fraction accrétée Lx = 1031 erg/s (température superposition T= 0.1 à 4.5 keV XMM ) Explosions radio Lrad= 1029(d/100pc) erg/s, visible-rayons X (facteur 10), TeV source ? Modèle : collisions de paquets de plasma Accélération par « pompage magnétique » Wynn et al. MN 286, 436 (1997)

  17. CVs : Accrétion - Ejection orbite 0.6 Mouchet, Bonnet-Bidaud et al. (2004) IAU Col. 190 • AE Aqr - FUSE (Far UV) Vitesses radiales des raies de haute excitation Origine : plasma au passage proche de la NB Wynn et al. (1997)

  18. CVs : Accrétion - Ejection • Etoiles Symbiotiques Parents proches des CVs Modèle actuel : système binaire : compagnon géante rouge ( type M) + Naine blanche (système semi-détaché, accrétion par vent (pulsation étoile M ?) Ex : CH Cygni (M5-M7 géante) Orbite = 760 jours ou 5500 jours (triple system ?) Raies d’émission indiquent éjection avec une vitesse projetée de V ~ 500-1000 (d/200pc) km/s Source radio étendue et collimatée (VLA/MERLIN) > précession d’un jet radio période 6519 jours, angle précession 35° Crocker et al. (2002)

  19. CVs : Accrétion - Ejection • Bilan • CVs : sources X plus faibles que les sources binaires X à étoiles à neutrons/trous noirs • mais beaucoup plus nombreuses !! • Sources de hautes énergies (E>20keV) pour les CVs magnétiques • > fraction non-négligeable du fond diffus galactique ? • Systèmes proches facilement observables toutes longueurs d’onde • Laboratoire cosmique idéaux pour • étude de l’interaction « accrétion-champ magnétique » • mécanisme de production d’énergie en champs forts • mécanisme d’éjection par interaction magnétique

  20. CVs : Accrétion - Ejection • Références • Brian Warner (1995): “Cataclysmic Variable Stars” • (Cambridge University Press, 1995, ISBN: 0521412315) • Coel Hellier (2001): “CVs - How and Why They Vary”(Praxis Publishing, 2001, ISBN: 1852332115) • Frank, King & Raine (2002), Accretion Power in Astrophysics(Cambridge University Press, 2002, 3rd edition) • North American Workshops on Cataclysmic Variables • Magnetic Cataclysmic Variable Workshops • IAU Colloqium 190 (2004) • (Astron. Soc. Pacific Conf. Ser., 2004, vol. 315)

  21. CVs : Accrétion - Ejection Diapo 15 cropper + variabilité diagram • CVs Variabilité • Cataclysmic Variables (non-magnetic) • Novae large eruptions 6–9 magnitudes • Recurrent Novae previous novae seen to repeat • Dwarf Novae regular outbursts 2–5 magnitudes • SU UMa stars occasional Superoutbursts • Z Cam stars show protracted standstills • U Gem stars all other DN • Nova-like variables • VY Scl stars show occasional drops in brightness • UX UMa stars all other non-eruptive variables • Cataclysmic Variables (non-magnetic) • - Intermediate Polars/DQ Her stars • - Polars/AM Her stars

  22. CVs : Accrétion - Ejection

More Related