La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 1 Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 1 Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection."— Transcription de la présentation:

1 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 1 Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection

2 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 2 CVs : Accrétion - Ejection Objets compacts : Facteurs déchelle Gravité ~ 1/R 2 Champ magnétique Conservation flux magnétique BR 2 =cste > B ~ 1/R2 Soleil Relation linéaire Dispersion = génération/diffusion Etoiles = G NB = G (10kG-100MG) EN = G Terre Etoiles Naines blanches Etoiles à neutrons

3 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 3 CVs : Accrétion - Ejection CVs = naine blanche (NB) en syst è me binaire Si évolution jointe des 2 étoiles (non capture), le temps dévolution pour la formation de la NB impose : -> systèmes les + probables : NB + compagnon faible masse ( Mo) P orbitales typiques = (1-10) h pour accrétion (RLO) Taille Orbite = a = cm Abondance : pc 3 dans la Galaxie, systèmes proches (100pc-1Kpc), visibles mv=12-18 Caractéristiques de laccrétion : Naine blanche (NB) vs Etoiles à neutrons (EN) / Trous noirs(TN) M (Mo) R (km) Lx(erg/s) T(therm) LuminositéEfficacité Température Taux daccrétion typique (étoile faible masse/RLO) => Mdot = Mo/an = – g/s ~ 1 10 eV 1 keV > 1 keV NB EN TN (thermalisée BB)

4 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 4 CVs : Accrétion - Ejection Accr é tion : Naine blanche (NB) vs Etoiles à neutrons (EN) Géométrie de laccrétion : pour une même masse centrale (1Mo), la matière « voit » le même potentiel CVs parfaites analogues des LMXB (Low Mass X-ray Binaries) Près de lobjet compact : -Facteur dominant : champ magnétique de lobjet compact -Capture au rayon « magnétosphérique » R m -Rm / pression magnétique = pression dynamique du gaz (accrétion sphérique) Naine Blanche NB Non-magnétique Magnétique avec moment magnétique Etoile à neutrons EN Non-magnétique Magnétique B Rm B Rm

5 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 5 CVs : Accrétion - Ejection Naine blanche Etoiles à neutrons « Polars » magnétique CV « Normal » non-magnétique CV Pulsar accrétant « LMXB » binaire X faible masse B=10 7 G, = 10 34, r m ~ a B=10 4 G, = 10 31, r m ~ R NB B=10 12 G, = 10 30, r m ~ ( ) R NS << aB=10 9 G, = 10 27, r m ~ (1-10) R NS Lx= erg/s Lx= erg/s

6 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 6 CVs : Accrétion - Ejection CV types Non-magnétique B< (0.1-1) MG Couche limite EUV IPs (polaires intermédiaires) B= (1-10) MG Non-synchronisées Pspin<

7 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 7 CVs : Accrétion - Ejection Naine blanche magn é tique (Polars) > colonne d accr é tion Choc au dessus de la surface Energie cinétique convertie dans le choc Rayonnements (post-choc) -Bremsstrahlung (Tsh) > rayons X durs (keV) -Cyclotron > IR-optique -Effet de chauffage > EUX – X mous (eV) Colonne = milieu optiquement mince Grandeurs typiques h ~ 10 8 cm (1000km) A= cm (f=10 -3 =0.1%) Choc fort discontinuité vff > vff/4 ( poids mol. moyen =0.615 solaire) X-durs

8 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 8 CVs : Accrétion - Ejection CVs magnétiques : spectre Lamb & Masters. (1979) B= G Lx= erg/s AM Herculis : Rothschild et al. (1979) Rayonnements concurrents : freinage vs cyclotron -accrétion, densité fortes -> rayt freinage (X-durs) -champ fort -> cyclotron (IR-optique) IP = rayonnement de freinage seul (champ plus faible) Débat : rapport Lxmous/Lxdur+Lcyc ~1 attendu

9 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 9 CVs : Accrétion - Ejection CVs : INTEGRAL sources INTEGRAL 2 nd catalogue, Bird et al. (2006) ApJ 636, sources 8 CVs confirmées New IGR sources 8 CVs confirmées (E> 20keV) = 4% -1 DN non magnétique ( SS Cygni ) -1 Polar ( RX1940* ) -6 IPs ( V1223 Sgr, V2400 Aql, V709Cas, RX1548, RX1730*, RX2133*) *Découvertes à hautes énergies par INTEGRAL Nouvelle population CVs = sources dans la Galaxie Polars IPs La plupart sont des IPs B faible : Bremsstrahlung >> Cyclotron sous estimation précédente de la température - par les observations à plus basse énergie (XMM) -par les modèles à température uniforme -gradient de température dans la colonne (température élevée sous le choc)

10 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 10 CVs : Accrétion - Ejection V709 Cas / INTEGRAL Falanga, Bonnet-Bidaud et Souleimanov (2005) A&A, 444, p.561 Source détectée près du pulsar milliseconde IP (Pspin= 312 s / Porb= 5.34 h) Détectée jusquà 100 keV JEM-X + ISGRI Ajustement spectral : Plasma émission (mekal / continu+raies) -si température uniforme T=25 keV -si multi-température Tmax=42 keV Mesure de la masse (NB relation M-R) T=42keV M=0.86Mo Si M=1.2Mo T=100 keV !! Sources plus hautes énergies attendues

11 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 11 CVs : Accrétion - Ejection Abondances CNO Rapports de rapport de raies « anormaux » : raies démission formées par photoionisation découverte (Bonnet-Bidaud & Mouchet 1987 A&A188, p.89 ) polaire BY Cam Orgine ? - condition dionisation vs abondances Test avec un modèle réaliste de colonne + code photo-ionisation abondances Nx25, C/8, O/2 (Mouchet, Bonnet-Bidaud et al A&A401, p.1071 ) explosion de nova ??? BY Cam data FUSE IUE (1985) AM Her (Hopkins UT Navette)

12 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 12 The accretion column Dipole accretion : column section A = A cap (r/R) 3 cm 2 M,R = white dwarf free-fallV = (M) 0.5. (R ) -0.5.(r/R) -0.5 cm/s densityn = Mdot. (Acap) -1.(M) (R ) 0..5.(r/R) -2.5 cm –3 accretion rateMdot = (M) –1 (R ) (Lx/10 34 ) g/s Slab section dx / n(x+dx) = n(x)/4 assumed homogeneous dy = dz = Acap. (x) 3/2 assumed Acap = cm 2 direct sideways illumination across slabs CLOUDY code (v.96) dx dy dz Mouchet, Bonnet-Bidaud et al A&A401, p.1071

13 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 13 CVs : Accrétion - Ejection Abondances Bonnet-Bidaud & Mouchet (2003) IAU Coll. 190

14 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 14 CVs : Accrétion - Ejection Oscillations QPOs : Polars ULTRACAM 3-canaux simultanés 3 (1024x1024 CCDs) s expositions avec temps mort négligeable ( s) (Instrument Visiteur : Univ Sheffield UK) VLT (May 2005): VV Pup QPO = 1.5 sec Fraction flux optique faible : 1-3% Oscillation hauteur du choc Langer et al. (1982) découverte Middleditch (1982) 5 polaires : AN UMa, V834 CEn, EF Eri, VV Pup et BL Hyi Problème : conditions dexcitation des QPOs? amortissement cyclotron Non détecté en rayons X ?

15 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 15 CVs : Accrétion - Ejection Ejection -Novae > Réactions nucléaires explosives à la surface de NB -fréquence observée 4/an (réel /an) -récurrence ~1000 ans m = 6-13 mag Ledd=(2-4) 10 4 Lo -Perte de masse (~sphérique) (1-30) Mo Rotation -« Propeller effect » : effet hélice -rayon de co-rotation (Rco) vs rayon « magnétosphérique » Rm (capture) V Kepler V rotation accrétion éjection V R Rm > RcoRm < Rco Rm > Vrot : accrétion Rm > Rco Vkepler << Vrot : éjection centrifuge R=Rco VKepler = Vrot Rco Rm

16 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 16 CVs : Accrétion - Ejection AE Aquarii Porb = 9.88hr compagnon K4-K5 (M=0.6Mo) évolué pour R* > RLO Pspin = 33 sec « rotateur rapide » Rco = cm vs Rm= cm (sphérique) : Rm >> Rco accrétion inhibée éjection Ralentissement Pdot= s/s > Lrot = 6 x10 33 erg/s Polarisation B~1 MG > IP (polaire intermédiaire) Faible fraction accrétée Lx = 1031 erg/s (température superposition T= 0.1 à 4.5 keV XMM ) Explosions radio Lrad= (d/100pc) erg/s, visible-rayons X (facteur 10), TeV source ? orbite Wynn et al. MN 286, 436 (1997) Modèle : collisions de paquets de plasma Accélération par « pompage magnétique »

17 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 17 CVs : Accrétion - Ejection AE Aqr - FUSE (Far UV) Mouchet, Bonnet-Bidaud et al. (2004) IAU Col. 190 Wynn et al. (1997) Vitesses radiales des raies de haute excitation Origine : plasma au passage proche de la NB orbite 0.6

18 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 18 CVs : Accrétion - Ejection Etoiles Symbiotiques Parents proches des CVs Modèle actuel : système binaire : compagnon géante rouge ( type M) + Naine blanche (système semi-détaché, accrétion par vent (pulsation étoile M ?) Ex : CH Cygni (M5-M7 géante) Orbite = 760 jours ou 5500 jours (triple system ?) Raies démission indiquent éjection avec une vitesse projetée de V ~ (d/200pc) km/s Source radio étendue et collimatée (VLA/MERLIN) > précession dun jet radio période 6519 jours, angle précession 35° Crocker et al. (2002)

19 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 19 CVs : Accrétion - Ejection Bilan CVs : sources X plus faibles que les sources binaires X à étoiles à neutrons/trous noirs mais beaucoup plus nombreuses !! Sources de hautes énergies (E>20keV) pour les CVs magnétiques > fraction non-négligeable du fond diffus galactique ? Systèmes proches facilement observables toutes longueurs donde Laboratoire cosmique idéaux pour -étude de linteraction « accrétion-champ magnétique » -mécanisme de production dénergie en champs forts -mécanisme déjection par interaction magnétique

20 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 20 CVs : Accrétion - Ejection Références Brian Warner (1995): Cataclysmic Variable Stars (Cambridge University Press, 1995, ISBN: ) Coel Hellier (2001): CVs - How and Why They Vary (Praxis Publishing, 2001, ISBN: ) Frank, King & Raine (2002), Accretion Power in Astrophysics (Cambridge University Press, 2002, 3rd edition) North American Workshops on Cataclysmic Variables Magnetic Cataclysmic Variable Workshops -IAU Colloqium 190 (2004) (Astron. Soc. Pacific Conf. Ser., 2004, vol. 315)

21 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 21 CVs : Accrétion - Ejection CVs Variabilité Diapo 15 cropper + variabilité diagram Cataclysmic Variables (non-magnetic) – Novaelarge eruptions 6–9 magnitudes – Recurrent Novaeprevious novae seen to repeat – Dwarf Novaeregular outbursts 2–5 magnitudes SU UMa starsoccasional Superoutbursts Z Cam starsshow protracted standstills U Gem starsall other DN – Nova-like variables VY Scl starsshow occasional drops in brightness UX UMa starsall other non-eruptive variables Cataclysmic Variables (non-magnetic) - Intermediate Polars/DQ Her stars - Polars/AM Her stars

22 AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 22 CVs : Accrétion - Ejection


Télécharger ppt "AIM / 5 Avril 2006 J.M. Bonnet-Bidaud 1 Variables Cataclysmiques : Accrétion - Ejection."

Présentations similaires


Annonces Google