Contribution à l'étude de l'évolution des étoiles doubles serrées : étude du spin-up par effet de marée

The evolution of close binary stars: tidal spin-up effects (anglais)

• Auteur / Autrice : Michel Rieutord
• Direction : Silvano Bonazzola
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Évry Schatzman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Silvano Bonazzola, Évry Schatzman, Jean-Paul Zahn, Jean-Pierre Lasota, André Mangeney, Lucienne Gougenheim

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Marées

Étoiles doubles

Résumé

Nous avons étudié le spin-up par effet de marée dans les étoiles doubles serrées telles les variables cataclysmiques, les sources X de faible masse et les couples ultra-serrés de naines blanches, dû à la perte de moment c1nétique de ces systèmes. Pour résoudre les problèmes hydrodynamiques liés à cet effet, nous avons développé une méthode originale basée sur des développements en harmoniques sphériques. Cette méthode nous a permis de donner une solution analytique à toute une classe de problèmes de la mécanique des fluides en rotation. Les résultats des applications aux cas des binaires cataclysmiques et des sources X de faible masse montrent que la dissipation visqueuse au sein du compagnon atteint 10-3 fois sa luminosité pendant l'évolution du système. Cependant, nous montrons aussi que les incertitudes sur certains paramètres (telle la viscosité turbulente dans l'enveloppe convective) sont telles qu'il n'est pas encore exclu que cette source de chaleur soit tout à fait négligeable dans l'évolution de ces systèmes. Dans les couples ultra-serrés de naines blanches, que l'on suppose être des systèmes pouvant donner naissance aux supernovae de type I, nous avons montré qu'une très grande quantité d'énergie (1038 erg/s) pouvait être dissipée pourvu qu'au moins une des composantes du système ait sa rotation propre synchronisée avec la rotation orbitale. Nous montrons cependant que de tels objets sont toujours difficilement observable.

We have studied the tidal spin-up in close binary systems like cataclysmic variables, low mass X-Ray binaries and very close pairs of white dwarfs, due to the loss of angular momentum of these systems. To solve the hydrodynamics of this problem, we developed an original method based on expansions in spherical harmonies. We thus obtained analytical solutions for a whole class of problems of rotating fluids. The results of applications to cataclysmic binaries and low mass X-ray binaries show that viscous dissipation in the companion star reaches a maximum of 10-3 times the luminosity of the star during the evolution of the system. However, we show that the uncertainties on some parameters (like turbulent viscosity in the convective envelopes) leaves open the possibility that tidal heating can influence the evolution of these systems. In very close pairs of white dwarfs, which are thought to be progenitors of type I supernovae, we show that viscous dissipation can be quite large (1038 ergs/s) provided that one of the components of the system reaches synchronization. We also show that such objects remain difficult to observe.