Caractérisation détaillée des paramètres orbitaux et des éclipses des pulsars « veuves noires » par leur chronométrie radio et utilisation de cette nouvelle population de pulsars rapides pour la détection du fond d'ondes gravitationnelles

Detailed characterisation of the orbital parameters and eclipses of 'black widow' pulsars by radio timing and use of this new population of fast pulsars for the detection of the gravitational wave background

• Auteur / Autrice : Clara Blanchard
• Direction : Gilles Theureau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance le 17/11/2025
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et chimie de l'environnement et de l'espace (Orléans ; 2012-...)
• Jury : Président / Présidente : Matthieu Kretzschmar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gemma Janssen, Manuel Linares, Arache Djannati-Ataï, Stéphane Corbel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gemma Janssen, Manuel Linares
• DOI : 10.70675/d598ba3azd0ecz4177zba06z2ec0f673c2f0

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astrophysique

Recherche

Radioastronomie

Ondes gravitationnelles

Pulsars

Observatoire radioastronomique de Nançay

Mots clés libres

Radioastronomie

Pulsar

Ondes gravitationnelles

Radio astronomy

Pulsar

Gravitational waves

Résumé

Le radiotélescope décimétrique de Nançay (NRT) observe régulièrement 19 systèmes «araignées», des systèmes binaires composés d’un pulsar milliseconde et d’une étoile de faible masse, qui gravitent en orbite serrée, entraînant l’évaporation de l’étoile par le vent du pulsar et créant ainsi un nuage de matière capable d’éclipser le pulsar. Le premier travail de cette thèse s’intéresse aux propriétés de groupe des éclipses, afin de mettre en évidence les similitudes ou les disparités entre les systèmes. La forme des éclipses est paramétrisée, et ces paramètres sont comparés à l’inclinaison ou à la fonction de masse. Toutes les araignées ne présentent pas d’éclipse, et une des explications possibles est qu’un élément clé est l’angle de vue. Nous avons constaté que les systèmes ayant une fonction de masse élevée ont tendance à avoir des éclipses plus longues, ce qui semble confirmer un lien entre la géométrie et la présence d’éclipses. Le deuxième travail présenté porte sur la recherche de planètes orbitant autour de binaires, en particulier deux systèmes araignées et une autre binaire situées dans un amas globulaire. Deux méthodes ont été utilisées : la première est le calcul des paramètres orbitaux à partir des dérivées de fréquence de rotation, qui n’a pas donné de résultats satisfaisants. La seconde est la chronométrie directe utilisant une extension au logiciel standard, étude encore en cours mais qui semble plus prometteuse. Les systèmes araignées semblent abriter des compagnons planétaires, et l’autre binaire un compagnon stellaire de masse subsolaire. Nous présentons les solutions actuelles ainsi que les prochaines étapes pour mieux contraindre les paramètres orbitaux.

The Nançay Radio Telescope (NRT) monitors 19 “spider” systems, binaries composed of a millisecond pulsar and a low-mass star that tightly orbit. This causes the star to be evaporated by the pulsar wind, and the ablated matter creates a cloud of plasma that can eclipse the pulsar beam. The first part of this thesis is about the group properties of the eclipses, to highlight the similarities and differences between systems. The eclipses shapes are parametrized, and the resulting parameters are compared to the inclination and mass function. Not all spiders display eclipses, and one possible explanation is that the viewing angle is key. We have shown that systems with a higher mass function tend to have longer eclipses, suggesting a link between the viewing geometry and the presence of eclipses. The second part is the search for planet orbiting pulsar binaries, specifically two spider systems and one globular cluster binary. Two methods were used: the first is the direct computation of orbital parameters from spin frequency derivatives, which did not yield convincing results, the second is the timing of the pulsars using an extension of the usual timing software. This is still a work in progress but seems more promising. The spider systems seem to harbour planetary companion, and the other binary a subsolar mass stellar companion. We present the current solutions alongside the next steps to better constrain the orbital parameters.