Découverte et étude d'une population de sursauts gamma cosmiques à décroissance de faible luminosité

par Hüsne Dereli

Thèse de doctorat en Astrophysique

Sous la direction de Michel Boër et de Massimo Della Valle.

Soutenue le 16-12-2014

à Nice , dans le cadre de École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice) , en partenariat avec Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (Nice, Alpes-Maritimes) (laboratoire) et de Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux / ARTEMIS (laboratoire) .

Le président du jury était Jean Luc Atteia.

Le jury était composé de Michel Boër, Massimo Della Valle, Jean Luc Atteia, Aysun Akyüz, Lorenzo Amati, Pascal Chardonnet, Bruce Gendre.

Les rapporteurs étaient Jean Luc Atteia, Aysun Akyüz.


  • Résumé

    Les explosions gamma (GRB) sont des évènements extrêmement violents. Ils sont sommairement classifiés en deux groupes par leur durée : les courts et les longs. Cette classification a permis de déterminer l'origine des GRBs : une collision entre deux objets compacts pour les courts ou l'explosion d'une étoile très massive pour les longs. Une meilleure classification des GRBs longs pourrait mieux contraindre leurs propriétés. Dans ma thèse, je présente des évidences de l'existence d'une sous-classification des GRBs basés sur la faible luminosité de leurs derniers reflets. Ces explosions sont appelées Low-Luminosity Afterflow (LLA). Je présente la technique de réduction des données, la méthode de sélection de ces GRBs ainsi que leurs principales propriétés. Leur lien avec les supernovæ (SN) est mis en évidence car 64 % de tous les GRBs associés à des Sns sont des LLA GRBs. Finalement, je présente d'autres propriétés comme leur fréquence, qui semble indiquer une nouvelle distincte classe, les propriétés de leurs galaxies hôte qui montrent que ces explosions ont pour origines des galaxies formant beaucoup d'étoiles. De plus, je montre qu'il est difficile de réconcilier les différences entre les GRBs normaux et les LLA GRBs en ne considérant que des effets instrumentaux et environnementaux, ou bien une géométrie différente. Donc je conclue que les deux classes de GRBs ont des propriétés différentes. En basant l'argumentation sur la fonction de masse initiale, sur la fréquence des LLA GRBs et sur le type de SNs qui les accompagnent, j'indique qu'un système binaire est favorisé pour leur origine.

  • Titre traduit

    Discovery and study of a population of gamma-ray bursts with low-luminosity afterglows


  • Résumé

    Gamma-ray bursts (GRB) are extreme events. They are crudely classified into two groups based on their duration, namely the short and long bursts. Such a classification has proven to be useful to determine their progenitors: the merger of two compact objects for short bursts and the explosion of a massive star for long bursts. Further classifying the long GRBs might give tighter constraints on their progenitor and on the emission mechanism(s). In my thesis, I present evidence for the existence of a sub-class of long GRBs, based on their faint afterglow emission. These bursts were named low-luminosity afterglow (LLA) GRBs. I discuss the data analysis and the selection method, and their main properties are described. Their link to supernova is strong as 64\% of all the bursts firmly associated to SNe is LLA GRBs. Finally, I present additional properties of LLA GRBs: the study of their rate density, which seems to indicate a new distinct third class of events, the properties of their host galaxies, which show that they take place in young star-forming galaxies. Additionally, I show that it is difficult to reconcile all differences between normal long GRBs and LLA GRBs only by considering instrumental or environmental effects, different ejecta content or a different geometry for the burst. Thus, I conclude that LLA GRBs and normal long GRBs should have different properties. In a very rudimentary discussion, I indicate that a binary system is favored in the case of LLA GRB. The argument is based on the initial mass function of massive stars, on the larger rate density of LLA GRBs compared to the rate of normal long GRBs and on the type of accompanying SNe.

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