Propriétés de polarisation de l'émission de rayons X des trous noirs supermassifs en accrétion

Polarisation properties of X-ray emission from accreting supermassive black holes

• Auteur / Autrice : Jakub Podgorný
• Direction : Frédéric Marin, Michal Dovčiak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 12/12/2023
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Univerzita Karlova (Prague)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observatoire astronomique de Strasbourg
• Jury : Président / Présidente : Giorgio Matt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jiri Svoboda, Caroline Bot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Done, Delphine Porquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Noyaux actifs de galaxies

Trous noirs (astronomie)

Polarisation (lumière)

Mots clés libres

Astrophysique des rayons X

Noyaux actifs de galaxie

Astrophysique relativiste

Trous noirs

Polarisation

X-ray astrophysics

Active galactic nuclei

Relativistic astrophysics

Black holes

Polarisation

Résumé

Cette thèse présente les caractéristiques de polarisation des rayons X produits au plus près des trous noirs. Bien que les travaux aient été initialement pensés pour une application aux trous noirs supermassifs dans les noyaux actifs de galaxies, ces résultats sont également applicables aux trous noirs de masse stellaire. Plusieurs modèles numériques prédisant la polarisation des rayons X issus de ces sources sont présentés, y compris leurs applications immédiates dans l'interprétation des données obtenues avec la mission IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) qui a commencé à observer à partir de décembre 2021. Les modélisations présentées vont des études des atmosphères des disques d'accrétion aux signatures relativistes générales des rayons X, en passant par les événements de diffusion dans des composants circumnucléaires distants. Un élément fédérateur de cette thèse est l’accent mis sur la diffusion des rayons X sur la matière partiellement ionisée.

This dissertation elaborates on X-ray polarisation features of astrophysical environments near accreting black holes. Although the work was originally assigned to supermassive black holes in active galactic nuclei, the results are also largely applicable to stellar-mass black holes in X-ray binary systems. Several numerical models predicting the X-ray polarisation from these sources are presented, including their immediate applications in the interpretation of the latest discoveries achieved thanks to the Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) mission that began operating in December 2021. The modeling ranges from radiative transfer effects in atmospheres of accretion discs to general-relativistic signatures of X-rays travelling in vacuum near the central black holes to reprocessing events in distant, circumnuclear components. Various scales in physical and computational complexity are examined. A unifying element of this dissertation is the focus on reflection of X-rays from partially ionized matter.