Origine de l'émission diffuse non-thermique détectée au centre Galactique

Origin of the Galactic center non-thermal diffuse emission

• Auteur / Autrice : Dilruwan Dehiwalage Don
• Direction : Gilles Henri, Maïca Clavel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique et milieux dilués
• Date : Soutenance le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (Isère, France ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Cecilia Ceccarelli
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Decourchelle, Pierre Cristofari
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Régis Terrier, Daryl Haggard
• DOI : 10.70675/5d998ed8z1476z48d8za4ebz9c2ea7c7939c

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centre galactique

Rayons X

Mots clés libres

Objets compacts

Emission diffuse

Processus non-Thermiques

Observations en rayons X

Centre Galactique

Modélisation

Non-Thermal processes

Modelling

Compact objects

Galactic center

X-Ray observations

Diffuse emission

Résumé

L'émission diffuse au centre Galactique fait l'objet de nombreuses recherches à toutes les échelles spatiales et dans tous les domaines de longueurs d'onde. En effet, elle trace les interactions pouvant se produire sur des échelles de temps très longues et aide ainsi à comprendre l'origine des apports d'énergie qui ont façonné cette région complexe au cours des derniers millions d'années. En rayons X, l'émission détectée est principalement d'origine thermique, mais il existe une composante non-thermique tracée par la raie de fluorescence du fer neutre à 6.4 keV. Depuis sa découverte dans les années 90, cette émission non-thermique a fait l'objet d'observations régulières qui ont permis de mettre en évidence son caractère fortement variable. Il s'agit d'un phénomène de réflexion d'une émission en rayons X passée se propageant actuellement dans la matière moléculaire située dans les 300 parsecs autour du trou noir supermassif central, Sagittarius A*. Les éruptions passées du trou noir supermassif à l'origine de ces échos sont intenses mais relativement brèves (10-20 ans maximum) ce qui signifie que la couverture temporelle des observations XMM-Newton est maintenant suffisante pour permettre de cartographier l'émission sous-jacente, avant ou après le passage des échos. L'objectif de la thèse sera de produire la première description morphologique et spectrale de cette émission résiduelle, puis de réaliser une modélisation réaliste des scénarios envisagés pour expliquer son origine. Ceci permettra d'utiliser les contraintes observationnelles obtenues pour tester leur validité et ainsi fournir des contraintes fortes sur l'activité passée de Sgr A* et le taux de rayons cosmiques de faible énergie se propageant dans la région.

The Galactic center diffuse emission has been the subject of numerous researches at multiple spatial scales and wavelengths. Indeed, it is tracing interactions happening on possibly very long time scales and can therefore help us understand the origin of the energy releases that have shaped this complex region in the last million years. In X-rays, the emission detected is mainly thermal, but there is one non-thermal component traced by the neutral iron emission line at 6.4 keV. Since its discovery in the 90's, the regular monitoring of this non-thermal emission has revealed its strong variability. It is due to the reflection of a past X-ray emission currently propagating in the molecular material located in the inner 300 parsecs around the supermassive black hole, Sagittarius A*. The past eruptions of the supermassive black hole responsible for these echoes were bright but relatively short (10-20 years maximum), which means that the temporal coverage of the XMM-Newton observations is now sufficient to map the underlying level of emission, before or after the echos propagation. The aim of the PhD project is to provide the first morphological and spectral description of this baseline emission and to propose quantitative models of the different scenarios anticipated to explain its origin. The observational constraints will then be used to test these models and provide strong constraints on both the past activity of Sgr A* and the amount of low-energy cosmic rays at the Galactic center.