La thermalisation des électrons dans une atmosphère stellaire

• Auteur / Autrice : Loïc Chevallier
• Direction : Jacques Bergeat, Bernard Rutily
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Astrophysique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Bergeat, Bernard Rutily

Mots clés

Mots clés contrôlés

Soleil -- Photosphère

Équilibre thermodynamique

Gaz, Théorie cinétique des

Étoiles -- Atmosphères

Transfert radiatif

Résumé

Cette thèse présente une étude théorique d'un modèle d'atmosphère stellaire, modélisée comme une couche plan-parallèle irradiée sur une face, avec des électrons non thermalisés à priori. Les électrons sont caractérisés par leur fonction de distribution de vitesse (fdv), que l'on cherche à calculer en même temps que les autres grandeurs de l'atmosphère. Notre principal objectif est de comprendre le mécanisme de thermalisation des électrons, qui tend à rapprocher leur fdv de la fonction de Maxwell-Boltzmann lorsque les collisions élastiques dominent les interactions inélastiques des électrons avec le milieu ambiant, une hypothèse universellement admise en théorie des atmosphères stellaires. Les processus inélastiques (collisionnels ou radiactifs) perturbent cet équilibre, et la fdv des électrons peut s'écarter considérablement l'équilibre maxwellien aux hautes énergies. De tels écarts modifient fortement les populations atomiques et le champ radiactif. Les calculs numériques consistent Nn la comparaison de trois atmosphères : en équilibre thermodynamique local (ETL), hors ETL avec électrons thermalisés, et hors ETL avec électrons non thermalisés à priori. Nous avons résolu ce problème dans un plasma d'hydrogène pur en prenant en compte les principaux types d'interaction présents dans les atmosphères stellaires. L équation cinétique des électrons a été résolue en calculant son terme de collision élastique à l'aide d'un modèle BGK longuement justifié dans la thèse. Notre principale contribution se situe au niveau du transfert de rayonnement. Nous avons justifié, et surtout développé, les codes de l'équipe "Transfert" de l'Observatoire de Lyon. Les calculs montrent que la fdv des électrons s'écarte considérablement d'une maxwellienne dans la région hors ETL de l'atmosphère stellaire. Pour conclure, nous envisageons quelques extensions possibles de ce travail et certaines applications astrophysiques.