Thèse soutenue

Etude d'effets relativistes en champ gravitationnel fort : simulations d'observations du centre galactique par l'instrument GRAVITY
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Auteur / Autrice : Frédéric Vincent
Direction : Guy PerrinÉric Gourgoulhon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Perrin, Éric Gourgoulhon, Denis Mourard, Clifford M. Will, Stefan Gillessen, Alain Riazuelo, Michel Tagger
Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Mourard, Clifford M. Will

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Cette thèse s'intéresse à simuler des effets de relativité générale en champ gravitationnel fort, aux abords immédiats du trou noir central de la Galaxie, Sagittarius*, afin de déterminer les données observables qu'un observateur distant serait susceptible d'obtenir. Je me suis d'abord intéressé aux performances astrométriques de l'instrument de deuxième génération du Very Large Telescope Interferometer, GRAVITY. Il s'est agi de déterminer avec quelle précision cet instrument sera capable de suivre des phénomènes dynamiques évoluant à proximité immédiate du trou noir central. J'ai ensuite été amené à développer un code de calcul de trajectoires de particules en relativité générale, GYOTO, qui permet de calculer les orbites de particules à proximité du trou noir central, ainsi que la propagation du rayonnement, comprenant les effets de transfert radiatif, jusqu'à un observateur distant. Au-delà de permettre l'intégration des trajectoires de particules aux abords d'un trou noir, GYOTO est également capable de calculer l'évolution d'une particule dans une métrique non analytique, exprimée numériquement dans le formalisme 3+1 de la relativité générale. J'ai pu alors m'intéresser à étudier la structure d'accrétion entourant le trou noir central, dans l'hypothèse où celle-ci serait un tore ionisé. Je me suis intéressé à calculer l'image de la silhouette de cette structure d'accrétion, ainsi que le spectre émis par ce tore, et j'ai pu montrer qu'une telle structure pouvait rendre compte de l'émission synchroton observée aux abords de Sagittarius A*. J'ai alors étudié un phénomène permettant de sonder le voisinage le plus immédiat du trou noir central : les sursauts de rayonnement qui affectent Sagittarius A* et qui pourraient être dus à de la matière en orbite très serrée autour de l'objet compact central. En réalisant des simulations d'observations par GRAVITY de ce phénomène, j'ai pu montrer que cet instrument permettra d'apporter des contraintes sur l'inclinaison du trou noir central.