Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

Introduction
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
Les milieux astrophysiques présentent souvent des propriétés extrêmes. Ils peuvent être
incroyablement chauds comme le coeur et la couronne des étoiles, ou très froids comme les
nuages moléculaires ; ils peuvent être incommensurablement denses comme la matière des
objets compacts ou au contraire très raréfiés comme le milieu interstellaire. Dans tous, le
champ magnétique semble jouer un rôle déterminant. De plus en plus, ce dernier apparaît en
effet comme omniprésent en astrophysique. Selon les conditions, il revêt différentes formes,
pouvant influencer la trajectoire des particules comme la dynamique de systèmes entiers,
participant tantôt à des mécanismes de chauffage, tantôt à des processus de refroidissement,
influençant la matière comme le rayonnement... Malheureusement pour les astrophysiciens,
le champ magnétique est retors. Il tient en effet beaucoup de ses propriétés dans la nature
tridimensionnelle des problèmes, si bien qu’il est souvent très coûteux, toujours délicat de
l’inclure dans la modélisation d’un phénomène. C’est pourtant devenu à l’heure actuelle une
nécessité dans la plupart des domaines.
Parmi les milieux extrêmes magnétisés qui constituent une grande partie de l’univers,
certains concernent plus directement le sujet de cette thèse : les plasmas très chauds et peu
denses. Ces milieux sont très courants en astrophysique : on les retrouve aussi bien dans
notre environnement proche comme le soleil que dans des systèmes beaucoup plus grands et
lointains comme les amas de galaxies. On connaît déjà certains mécanismes mis en jeu dans ces
milieux astrophysiques, mais en plusieurs occasions s’est posée la question de l’origine de leur
forte température, c’est-à-dire de leur chauffage. L’exemple le plus marquant est certainement
le problème du chauffage de la couronne solaire qui tient les chercheurs en haleine depuis plus
de 50 ans ; mais il existe d’autres plasmas astrophysiques dont le chauffage reste incompris.
Cette thèse est consacrée à l’étude de deux cas particulièrement intrigants : le centre
Galactique et la couronne des microquasars. En ces deux endroits en effet, les observations
suggèrent l’existence d’un gaz très raréfié dont la température atteint respectivement 100
millions et un milliard de degrés. Si leur existence est souvent admise et utilisée pour bâtir
des modèles plus globaux, elle reste aujourd’hui un mystère pour ce qui est des mécanismes
précis mis en jeu.
Le champ magnétique est depuis longtemps suspecté de jouer un rôle majeur aussi bien
au centre Galactique que dans les microquasars. Les observations, si elles ne permettent
souvent pas de comprendre la manière exacte dont il intervient, y confirment sa présence.
La structure du champ magnétique et son intensité sont des sujets largement débattus, mais
plusieurs indices semblent montrer que le champ pourrait être ordonné à grande échelle,
en une structure dipolaire. Cette géométrie est en particulier invoquée pour expliquer les
observations de jets dans les microquasars ou de filaments au centre Galactique ; elle n’a
cependant pas encore été prise en compte explicitement dans les modèles de chauffage.
Le chauffage de plasmas peu denses et très chauds, en présence d’un champ magnétique
fort et structuré constitue la problématique essentielle de cette thèse. Elle s’appuie donc sur
deux études :