Etude numérique de l'instabilité de Vishniac dans les restes de supernovae

Numerical study of the Vishniac instability in supernova remnants

• Auteur / Autrice : Cécile Cavet
• Direction : Claire Michaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Instabilités hydrodynamiques

Ondes de choc

Restes de supernovae

Résumé

L'instabilité de Vishniac est invoquée pour expliquer la fragmentation et la filamentation de la coquille fine de matière choquée présente dans les restes de supernova radiatifs. Toutefois l'implication et les conséquences de ce processus spécifique sur la morphologie complexe des restes de supernova ne sont pas entièrement démontrées. Nous avons réalisé des simulations numériques 2D d'une onde de souffle perturbée qui se propage dans un milieu ambiant homogène afin de mieux comprendre le mécanisme de l'instabilité de Vishniac. Le code hydrodynamique HYDRO-MUSCL 2D a été utilisé afin de déclencher la perturbation de la coquille fine dans les géométries plan-parallèle et sphérique. Dans ce travail, je montrerai que nous avons obtenu la surstabilité de Vishniac (« Vishniac overstability ») comme prédit par l'analyse théorique. Ce processus repose sur une oscillation d'amplitude et de période temporelle croissante des grandeurs fluides et spatiales. Nous avons testé l'effet de paramètres spécifiques sur la variation de masse d'une région donnée dans le cadre d'une étude paramétrique que nous avons réalisée sur le supercalculateur Titane. Nous avons trouvé que la perturbation est atténuée après quelques oscillations de la variation de masse pour tous les jeux de paramètres. Ainsi nous concluons que dans notre modèle, l'instabilité de Vishniac ne permet pas la fragmentation de la coquille fine à cause d'effets qui ne sont pas pris en compte par l'analyse théorique.

The Vishniac instability is supposed to explain the fragmentation and the filamentation of the thin shell of shocked matter in radiative supernova remnants. However the implication and the consequence of this specific process on the complex morphological evolution of supernova remnants is not fully demonstrated. We have realized 2D numerical simulations of perturbed blast waves propagating into a homogeneous ambient medium to better understand the mechanism of the Vishniac instability. The HYDRO-MUSCL 2D hydrodynamics code has been used to trigger the thin shell perturbation in plane-parallel geometry and spherical geometry. In this work I will show that we have obtained the Vishniac overstability as predicted by the theoretical analysis. This process consists of an oscillation with an amplitude and period growing in time. We have tested the effect of specific parameters on the mass variation of a given region with a parametric study performed on the Titane supercomputer. We found that the perturbation is damped after a few oscillations for ail sets of parameters. Thus we conclude that in our model the Vishniac instability does not allow the fragmentation of the thin shell due to effects not taken into account by the theoretical analysis.