Étude des phénomènes explosifs en astrophysique dans les sursauts gamma et les supernovæ

Studying explosive phenomena in astrophysics by the example of gamma-ray bursts and supernovae

• Auteur / Autrice : Anastasia Filina
• Direction : Pascal Chardonnet, Valery Chechetkin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique relativiste
• Date : Soutenance le 01/07/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique (Annecy-le-Vieux) - Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique
• Jury : Président / Présidente : Boris Chetverushkin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Chardonnet, Valery Chechetkin, Boris Chetverushkin, Massimo Della Valle, Lev Titarchuk, Nikolay Narozhny, Alexei Pozanenko, Farrokh Vakili
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Massimo Della Valle, Lev Titarchuk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sursauts gamma

Étoiles -- Populations

Supernovae

Nucléosynthèse

Réactions nucléaires

Mots clés libres

Réactions nucléaires

Nucléosynthèse

Abondance

Supernovae

Étoiles : population III

Sursauts gamma

Nuclear reactions

Nucleosynthesis

Abundances

Supernovae

Stars : population III

Gamma-ray burst

Résumé

La formation des premières étoiles, quelques centaines de millions d'années après le Big Bang, marque la fin de l’âge sombre. Actuellement, nous n’avons aucune observation de la formation de ces étoiles, appelée popIII, mais d’après des simulations numériques de différents groupes, il semblerait que ces étoiles primordiales étaient très massives: plusieurs centaines de masses solaires. Ces premières étoiles, ont produits aussi des sursauts gamma (GRBs). Ainsi, l’étude des GRBs produits à partir des popIII, pourraient permette d’étudier directement le stade final des étoiles primordiales. Les télescopes d'aujourd'hui ne peuvent pas regarder assez loin dans le passé cosmique pour observer la formation des premières étoiles, mais la nouvelle génération de télescopes permettra de tester des idées théoriques sur la formation des premières étoiles.Les GRBs sont liés à la mort d’étoiles massives et qu'ils sont connectés avec des supernovae. En ce sens, les GRBs sont l'une des classes de processus explosifs en physique stellaire et devraient suivre les mêmes lois physiques que l'explosion des supernovae. Ce travail tente d'aborder le problème des GRBs comme un problème d'explosion stellaire et utilise les données d’observation sur les spectres et les courbes de lumières notamment.Dans le cadre de cette thèse, des outils spécifiques ont été développés pour étudier les explosions stellaires: un code numérique pour résoudre les réactions nucléaires a été incorporé dans le code hydrodynamique existant. Ces outils ont été utilisés dans les simulations de supernovae afin d’étudier les connections avec les sursauts gamma: analyse spectrale et étude statistique en fonction du redshift.

The formation of the first stars hundreds of millions of years after the Big-Bang marks the end of the Dark Ages. Currently, we have no direct observations on how the primordial stars formed, but according to modern theory of stellar evolution these stars should be very massive (about 100 Msun) Population III stars have a potential to produce probably most energetic flashes in the Universe - gamma-ray bursts. GRBs may provide one of the most promising methods to probe directly final stage of life of primordial stars. Today's telescopes cannot look far enough into the cosmic past to observe the formation of the first stars, but the new generation of telescopes will test theoretical ideas about the formation of the first stars.Thanks to many years of observations we have good GRB's data -statistics of occurrence, spectrum, lightcurves. But there are still a lot of questions in the theory of GRBs. We know that GRBs are related to the death of stars and that they are connected with supernovae. So gamma-ray bursts are one of the classes of explosive processes in stellar physics that should have a lot of common with supernovae explosions. In that case GRBs should follow the same physical laws of explosion as supernovae. This work tries to approach the problem of GRBs as a problem of stellar explosion.Necessary instruments of studying stellar explosion were developed as a part of doctoral research: code for solving systems of nuclear reaction equations was incorporated into hydrodynamical code. These tools were applied for supernovae simulations in order to find possible connection with GRBs. Basing on analysis of supernovae simulations spectral analysis of GRBs was performed.