Ecole doctorale de Physique de la région Parisienne (ED107)

Introduction 3
même, leurs observations électromagnétique et gravitationnelle doivent se compléter afin
de mieux contraindre les théories et tester nos modèles.
Le travail de thèse présenté ici a été entrepris au sein de l’un des groupes qui, dans le
monde, étudient les sources d’ondes gravitationnelles. Bien qu’il y ait eu une restructuration
de l’Observatoire de Paris-Meudon au cours des trois années pendant lesquelles cette
thèse a été effectuée, le groupe en question a perduré, après la disparition du Département
d’Astrophysique Relativiste et de Cosmologie (D.A.R.C.), dans le nouveau Laboratoire
de l’Univers et de ses THéories (L.U.T.H.). Cette équipe comporte plusieurs chercheurs
(permanents ou non) qui sont cités à la fin du mémoire et dont les travaux en rapport
avec les ondes gravitationnelles correspondent à deux thèmes principaux :
- l’étude numérique de sources d’ondes gravitationnelles ;
- la physique des étoiles à neutrons.
Ces domaines étant évidemment fortement corrélés, le travail de thèse s’est naturellement
trouvé partie prenante des deux. Ainsi, même si la direction en a été assurée par
Silvano Bonazzola (sur le thème principal de l’étude, à l’aide de méthodes numériques,
d’oscillations des étoiles à neutrons en rotation), la collaboration avec Pawe̷l Haensel, professeur
au Centrum Astronomiczne im. Miko̷laja Kopernika (C.A.M.K.) à Varsovie (sur
le thème de l’impact de la superfluidité des nucléons sur le temps de retour à l’équilibre
des processus Urca) en représente finalement une part non-négligeable.
Le manuscrit est organisé de la façon suivante :
- Le chapitre 1, Relativité générale et ondes gravitationnelles, présente le cadre
de la thèse. L’essentiel à savoir (pour mieux comprendre le travail réalisé avec S.
Bonazzola) sur l’émission et la détection des ondes gravitationnelles y est brièvement
présenté.
- Le chapitre 2, Etoiles à neutrons, est une introduction assez générale à la physique de
l’une des sources astrophysiques possibles d’ondes gravitationnelles. Leur structure
interne ainsi que leur évolution y sont décrites. La fin du chapitre présente la collaboration
entreprise avec P. Haensel et se conclut avec des résultats préliminaires
issus d’un article commun en préparation.
- Le chapitre 3, Oscillations stellaires et modes inertiels en relativité générale,
est à la fois un résumé des notions fondamentales de la physique des oscillations
stellaires (newtoniennes et relativistes), mais aussi une sorte d’historique/état des
lieux des idées actuelles sur les modes inertiels et sur leur pertinence pour faire des
étoiles à neutrons des sources intéressantes d’ondes gravitationnelles. Le chapitre se
termine par une discussion un peu plus détaillée des motivations du travail présenté
dans les chapitres suivants.
- Le chapitre 4, Inertial modes in slowly rotating stars : An evolutionary description,
est un article publié dans Physical Review D. Il décrit une partie du travail
numérique réalisé en collaboration avec S. Bonazzola. Le code d’hydrodynamique