Population study of radio-quiet and thermally emitting isolated neutron stars

par Adriana Mancini Pires

Thèse de doctorat en AstrophysiqueAstrophysique

Sous la direction de Christian Motch et de Eduardo Janot-Pacheco.

Soutenue en 2009

à Strasbourg en cotutelle avec l'Universidade de São Paulo .

  • Titre traduit

    Étude des populations d’étoiles à neutrons isolées détectées par leur rayonnement X thermique


  • Résumé

    The main objective of the thesis is to study the properties of the Galactic population of radio-quiet and thermally emitting isolated neutron stars (INSs). This is done by studying further the existing neutron star sample of nearby seven sources, known as the “Magnificent Seven” (M7), as well as by searching for new candidates and constraining possible populations. During the thesis, we investigated the proper motions of three of the faintest M7 in X-rays with the satellite Chandra. This work allowed us to constrain the neutron star displacement in two cases as well as to accurately determine the high proper motion of a third source, for the first time in X-rays with a significance approaching 10 standard deviations (Motch, Pires, Haberl, & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope, & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). The search of new INS candidates in the serendipitous catalogue of the XMM-Newton Observatory, with more than 120; 000 X-ray sources, had as well the aim to constrain the spatial density of thermally emitting sources located beyond the solar vicinity. This work allowed the long awaited discovery of a new thermally emitting INS with properties similar to those of the seven nearby sources discovered by ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Moreover, deep optical observations with SOAR and the ESO-VLT have been obtained during the thesis work in order to optically identify a handful of INS candidates that have been selected among more than 72; 000 sources (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finally, population synthesis of Galactic thermally emitting INSs allows constraining the global properties of this population based on the whole sample of XMM-Newton observations. By estimating the density of similar sources at more remote distances in the Milky Way, the final objective is to determine whether the spatial density derived from the group of seven nearby sources is a local anomaly caused by the Sun’s current location near regions of active stellar formation of the Gould Belt.


  • Résumé

    La présente thèse de doctorat porte sur la population d'étoiles a neutrons isolées thermiques dénuées d'émission radio dans la Galaxie. Les mouvements propres de trois étoiles à neutrons ont été étudiés avec le satellite Chandra. Ce travail a permis de contraindre le déplacement dans deux cas et a mis en évidence pour la première fois dans le domaine des rayons X le mouvement propre d'une troisième source (Motch, Pires et al. 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires el al. 2009, A&A 497, 423). La recherche de nouveaux candidats dans le catalogue du satellite XMM~Newton, avec plus de 120 mille sources, a eu également comme but de contraindre la densité spatiale des sources X thermiques situées à grandes distances. Ce travail a mené a la découverte très attendue d'une nouvelle étoile à neutrons isolée (Pires, Motch et al. 2009, A&A 498, 233). En outre, des observations optiques profondes ont été utilisées pour identifier l'échantillon des candidats qui ont été sélectionnées parmi plus de 72 milles sources (Pires, Motch and Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finalement, le travail de modélisation permet de contraindre les propriétés globales de cette population a partir du relevé constitue par l'ensemble des observations failes par XMM-Newton. Ce travail a pour but de déterminer si la densité spatiale déduite du groupe de sept étoiles connues est une anomalie causée par notre position actuelle proche des zones actives de formation d'étoiles de la ceinture de Gould en estimant la densité des sources similaires dans la Voie Lactée à plus grande distance.


  • Résumé

    O objetivo da tese é estudar as propriedades da população Galáctica de estrelas de nêutrons isoladas com emissão térmica em raios X mas silenciosas em rádio. Isto é feito investigando-se a amostra existente de sete fontes próximas, conhecidas como “Magnificent Seven” (M7), assim como através da procura por novos candidatos e restringindo possíveis cenários e populações. Durante a tese, nós investigamos os movimentos próprios de três das mais fracas fontes em raios X com o satélite Chandra. Este trabalho nos permitiu restringir o deslocamento da estrela de nêutrons em dois casos assim como medir com grande precisão o alto valor de movimento próprio de uma terceira fonte, pela primeira vez em raios X com uma significância alcançando 10 desvios-padrão (Motch, Pires, Haberl, & Schwope, 2007, Ap&SS, 308, 217; Motch, Pires, Haberl, Schwope, & Zavlin, 2009, A&A 497, 423). A procura por novos candidatos a estrelas de nêutrons isoladas no catálogo de fontes do satélite XMM-Newton, com mais de 120; 000 fontes de raios X, teve igualmente como objetivo restringir a densidade espacial de fontes com emissão térmica situadas além da vizinhança solar. Este trabalho levou à aguardada descoberta de uma nova estrela de nêutrons isolada em processo de resfriamento, a qual exibe propriedades similares às sete fontes descobertas pelo ROSAT (Pires, Motch, Turolla, Treves, & Popov, 2009, A&A 498, 233). Mais ainda, observações óticas profundas com os telescópios SOAR e ESO-VLT foram obtidas durante a tese de maneira a identificar no óptico a amostra mais brilhante de candidatos a estrelas de nêutrons, os quais foram selecionados entre mais de 72; 000 fontes (Pires, Motch, & Janot-Pacheco, 2009, A&A, 504, 185). Finalmente, a síntese de população de estrelas de nêutrons isoladas Galácticas permite restringir as propriedades globais da população com base na amostra total de observações em raios X realizadas com o satélite XMM-Newton. Estimando-se a densidade de fontes similares a maiores distânciasna Via Láctea, o objetivo final é determinar se a densidade espacial derivada do grupo de sete estrelas próximas corresponde a uma anomalia local causada pela proximidade do Sol em relação a regiões de ativa formação estelar do Cinturão de Gould.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXIII-251 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 200-300. Notes bibliogr.. Index

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2009;0356

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  • PEB soumis à condition
  • Cote : MMf.T378
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