Étude de la pulsation des étoiles de type RR Lyrae et de l’effet Blazhko

A study of RR Lyrae stars pulsation and Blazhko effect

• Auteur / Autrice : Cyrus Zalian-Rahatabad
• Direction : Merieme Chadid, Richard Monier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance le 14/10/2016
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Joseph-Louis Lagrange (Nice, Alpes-Maritimes ; 2012-....) - Joseph Louis LAGRANGE
• Jury : Président / Présidente : Laurent Koechlin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Merieme Chadid, Richard Monier, Laurent Koechlin, Stéphane Charpinet, Christophe Giordano, Jean Vernin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Koechlin, Stéphane Charpinet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synchronisation

Solitons

Étoiles pulsantes

Mots clés libres

RR Lyrae

Étoiles pulsantes

Effet Blazhko

Solitons

Courbe de lumière

Synchronisation

RR Lyrae stars

Pulsanting stars

Blazhko effect

Solitons

Light curve

Synchronization

Résumé

Cette thèse propose une nouvelle théorie de l’effet Blazhko. Elle apporte également une justification théorique à certaines observations encore inexpliquées : la décroissance des harmoniques de la courbe de lumière ; l’asymétrie des enveloppes et des lobes ainsi que la variation des temps de montée et de descente dans le cas de l’effet Blazhko ; la synchronisation des couches et l’existence des trois types d’étoiles RR Lyrae : RRab, RRc et RRd. La première partie présente une étude extensive d’une étoile RR Lyrae avec effet Blazhko : S Arae. Nous débutons par une définition rigoureuse de l’analyse harmonique des courbes de lumière. Cette démarche, encore jamais entreprise en astéroséismologie, permet une meilleure interprétation des habituels résultats des études photométriques. Nous poursuivons avec une présentation du programme d’analyse fréquentielle que nous avons développé : PDM13. Nous établissons ensuite le spectre fréquentiel de la courbe de lumière de S Arae et, à la présentation des résultats de cette étude, nous apportons une démonstration mathématique à deux observations communément effectuées : la décroissance des harmoniques et l’asymétrie de modulation. Dans la deuxième partie, après un rappel des mécanismes d’oscillation, nous présentons une nouvelle modélisation discrète, et non linéaire, des équations de pulsations. Celle-ci nous permettra d’expliquer les phénomènes de synchronisation, mais surtout, conduira à une nouvelle théorie du phénomène Blazhko fondée sur l’existence de solitons, que nous étayerons par des premiers résultats, obtenus grâce à l’utilisation d’un nouvel outil : la transformée en ondelettes

In this thesis we develop a new theory of the Blazhko effect. We also provide a theoretical justification to the following commonly observed facts: the light curve harmonics decrease; the asymetry of envelopes and sidelobes ; the synchronization of layers and the mode selection. The first part of this thesis is dedicated to the extensive study of a RR Lyrae star presenting the Blazhko effect: S Arae. Firstly, a rigorous definition of harmonic analysis applied to light curves is given. This work, which has never been undertaken in the asteroseismology field, up to now, allows a better interpretation of the usual results of photometric studies. We carry on with the presentation of a software that we have developed, dedicated to frequency analysis: PDM13. After that, we perform the usual analysis of the frequency spectrum of the light curve, which we complete we two rigorous demonstrations of commonly observed facts: the harmonics decrease and the asymmetry induced by modulation. We complete it with a study of the parameters which vary during a Blazhko cycle, on which we will capitalize to understand this modulation effect. The second part begins with a reminder of the basic perturbed and linearized equations of stellar pulsation together with the oscillation mechanisms. We pursue this presentation with a non linear and discrete formalism that we have developed for these equations. This formalism will allow us to underline the importance of synchronization in those stars, but, most of all, it will lead us to a new theory of the Blazhko effect, based on solitons, which will be supported by a new results obtained with the wavelet transform method