Wind accretion onto compact objects

par Ileyk El Mellah

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Andrea Goldwurm et de Fabien Casse.

Soutenue le 07-09-2016

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris) , en partenariat avec Laboratoire AstroParticule et Cosmologie (Paris) (équipe de recherche) et de Université Paris Diderot - Paris 7 (établissement de préparation) .

Le président du jury était Stéphane Corbel.

Le jury était composé de Thierry Foglizzo, Rony Keppens.

Les rapporteurs étaient Guillaume Dubus, Maximillian Ruffert.

  • Titre traduit

    Accrétion par vent sur objet compact


  • Résumé

    L’émission X associée à l’accrétion sur un objet compact présenter une important variabilit photométrique et spectroscopique. Quand l’accréteur est en orbite autour d’une étoile Supergéante, il capture une fraction du vent stellaire supersonique qui forme des chocs dans son voisinage. L’amplitude et la stabilité de cette focalisation gravitationnelle conditionnent le taux d’accrétion de masse responsable, in fine, de la luminosité X des Binaires X Supergéantes (SgXB). La capacité de ce flot à faible moment angulaire à former un disque susceptible de présenter des instabilités est en jeu.Grâce à des setups numériques sophistiqués, nous caractérisons la structure du flot de Bondi- Hoyle-Lyttleton sur un objet compact, depuis le choc jusqu’au voisinage de l’accréteur, typiquement 5 ordres de grandeur plus petit. L’évolution du choc détaché qui se forme autour de l’accréteur (structure transverse, angle d’ouverture, stabilité, profil de température) avec le nombre de Mach est détaillé. La fiabilité de ces simulations basées sur le code hautes performances MPI-AMRVAC est étayée par la topologie de la surface sonique, en accord avec le attentes théoriques.Nous développons un modèle synthétique de transfert de masse dans les SgXB qui couple le lancement du vent, les paramètres stellaires, l’évolution orbital du flot et l’accrétion. Nous montrons que la forme du flot est entièrement détermimée par les facteur de remplissage et d’Eddington, le rapport de masse et le multiplieur de force alpha. Avec les paramètres d’échelle, nous pouvons en déduire, eg, la luminosité X, le processus d’accrétion et le cisaillement du flot.


  • Résumé

    X-ray emission associated to accretion onto compact objects displays important levels of photometric and spectroscopic time-variability. When the accretor orbits a Supergiant star, it captures a fraction of the supersonic radiatively-driven wind which forms shocks in its vicinity. The amplitude and stability of this gravitational beaming of the flow conditions the mass accretion rate responsible, in fine, for the X-ray luminosity of those Supergiant X-ray Binaries (SgXB). The capacity of this low angular momentum inflow to form a disc susceptible to be the stage of instabilities remains at stake.Using state-of-the-art numerical setups, we characterize the structure of a Bondi-Hoyle- Lyttleton flow onto a compact object, from the shock down to the vicinity of the accretor, typically five orders of magnitude smaller. The evolution of the bow shock which forms around the accretor (transverse structure, opening angle, stability, temperature profile...) with the Mach number of the flow is detailed. The robustness of those simulations based on the High Performance Computing MPI-AMRVAC code is supported by the topology of the inner sonic surface, consistent with theoretical expectations.We develop a synthetic model of mass transfer in SgXB which couples the launching of the wind the stellar parameters, the orbital evolution of the streamlines and the accretion process. We show that the shape of the permanent flow is entirely determined by the filling and Eddington factor, the mass ratio and the alpha force multiplier. Provided scales are known, we can trace back, eg, the X-ray luminosity, the accretion mechanism (stream or wind-dominated) and the shearing of the inflow.


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