Modèles superfluides d'étoiles à neutrons en relativité générale : applications à la dynamique des pulsars

General relativistic models of superfluid neutron stars : applications to pulsars dynamics

• Auteur / Autrice : Aurélien Sourie
• Direction : Jérôme Novak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 19/04/2017
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LUTH Laboratoire Univers et Théories (Observatoire de Paris - Section de Meudon) - Laboratoire Univers et Théories / LUTH
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Observatoire de Paris (1667-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Angonin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Novak, Natalie Webb, Pierre Massimo Pizzochero, Nicolas Chamel, Anthea Francesca Fantina, Micaela Oertel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Natalie Webb, Pierre Massimo Pizzochero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relativité générale (physique)

Modèle à deux fluides

Superfluidité

Étoiles à neutrons

Mots clés libres

Étoiles à neutrons

Relativité générale

Modèles numériques

Glitches des pulsars

Superfluidité

Modèle à deux fluides

Neutron stars

General relativity

Numerical models

Pulsar glitches

Superfluidity

Two-Fluid model

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'étudier différents aspects microscopiques et macroscopiques liés à la présence de superfluidité dans les étoiles à neutrons. Dans un premier temps, nous avons calculé des configurations stationnaires d'étoiles à neutrons superfluides en rotation, en relativité générale, basées sur l'utilisation d'équations d'état réalistes. A l'aide de ces configurations d'équilibre, nous avons ensuite développé un modèle simple de glitch, en relativité générale, vu comme un transfert de moment cinétique entre les neutrons superfluides et les particules chargées constituant l'étoile. Cela nous a permis d'obtenir des temps caractéristiques de montée qui pourront être comparés à de futures observations précises de glitches afin d'apporter de meilleures contraintes sur l'intérieur de ces étoiles. Enfin, nous nous sommes également intéressés à la dynamique des vortex superfluides, en présence de tubes de flux, dans le cas où les protons dans le coeur des étoiles formeraient un supraconducteur de type II.

The aim of this thesis is to study different aspects, both microscopic and macroscopic, associated with the presence of a large amount of superfluid matter inside neutron stars. First, we computed stationary configurations of rotating superfluid neutron stars, in general relativity, using realistic equations of state. Based on these equilibrium configurations, we then developed a simple model of pulsar glitches, in general relativity, seen as angular momentum transfers between the superfluid neutrons and the charged particles composing the star. This enables us to infer spin-up time scales that could be compared with future accurate glitch observations, in order to get some constraints on the interior of neutron stars. Finally, we also focused on the dynamics of superfluid vortex lines, accounting for the presence of fluxtubes, if the protons are forming a type II superconductor in the core of neutron stars.