Les systèmes binaires compacts comme sources de multimessagers : taux, distribution, émissions

Binary compact systems as sources of multimessengers : rate, distribution, emissions

• Auteur / Autrice : Karelle Siellez
• Direction : Michel Boër
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la planète et de l'univers
• Date : Soutenance le 07/09/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (Nice) - Observatoire de la Côte d'Azur
• Jury : Président / Présidente : Marianne Faurobert-Scholl
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Boër, Valerie Connaughton, Natalie Webb, Laura Cadonati, Bruce Gendre, Tania Regimbau, Fulvio Ricci
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valerie Connaughton, Natalie Webb

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système binaire (mathématiques)

Trous noirs (astronomie)

Étoiles à neutrons

Ondes gravitationnelles

Sursauts gamma

Mots clés libres

Sursaut gamma

Onde gravitationnelle

Étoile à neutrons

Trou noir

Système binaire

Astronomie

Hautes énergies

Gamma-ray burst

Gravitational wave

Neutron star

Black hole

Binary system

Astronomie

High energy

Résumé

La coalescence d'objets compacts (étoiles à neutrons entre elles ou étoile à neutrons avec un trou noir) émet des ondes gravitationnelles et on pense qu’elle produit un sursaut gamma court. Avec l'arrivée des détecteurs d'ondes gravitationnelles de seconde génération, on s'attend à détecter ce signal, qui est l'un des mieux modélisé.L'observation en coïncidence des ondes gravitationnelles émises par ce système et de l'émission électromagnétique sera une source d'informations considérable pour la compréhension de ces phénomènes, de leur progéniteur et du moteur central. Le but de ma thèse a été d’estimer ce taux de détections en coïncidence attendus en fonction des différents instruments. La première méthode se base sur les observations, j’ai donc sélectionné et étudié un échantillon de 31 sursauts gamma courts possédant une mesure de distance. Après avoir dérivé un taux local isotropique du nombre de sursauts gamma courts pour différents satellites, j’ai utilisé la seconde méthode de Monte Carlo avec la simulation de cette population de sursauts gamma courts. La différence entre les taux dérivés des observations et celui venant des simulations est expliqué par la présence d'une sous-population à bas redshift qui était sous-estimée auparavant. Cette thèse montre la faisabilité d'une étude en coïncidence et les stratégies observationnelles à adopter. La compréhension de notre échantillon de sursauts gamma courts, avec une nouvelle sous-population à bas redshift et basse-luminosité, est cruciale dans la préparation de ces détections simultanées.

The coalescence of compact binaries (two neutron stars or a neutron star and a black hole) emits gravitational waves and are thought to produce a short Gamma-Ray Burst (sGRB). With the second generation of gravitational waves detector, the detection in coincidence of both electromagnetic and gravitational emission will open a new window in astrophysics; the multimessenger area. It will allow the understanding of this phenomena, their progenitor and central engine. The goal of this thesis was to made an estimation of the coincident rate for different instruments, using two different method. The first one was based on the oberservations. Thus, I selected a sample of 31 sGRBs of known redshift based on specific criteria. After studying the spectral, temporal and host properties, I derived the isotropic local rate corrected from all known biases. This result was then applied to different satellites and gravitational detectors. After that I simulated this population to confirm this coincident rate with the Monte Carlo simulations. The difference between the two results is explained by a low-redshift population that can't be reproduce by the simulations, and was underestimated before. After tested different parameters for the model, I conclude that this non reproducible population of faint sGRBs at low redshift might be due to an other sort of progenitor. This thesis shows the feasibility of a coincident detection and the observational strategy that should be adopted. The understanding of our sample of sGRB is crucial in the preparation of this coincident detection.