Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

Chapitre 2
Un plasma d’hélium chaud
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
Sommaire
2.1 Le confinement de plasmas simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.1 Un peu de théorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.2 Les potentiels local et global au centre Galactique . . . . . . . . . . 28
2.1.3 Application au plasma du Centre Galactique . . . . . . . . . . . . . 30
2.2 Les collisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.1 Température du plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.2 Aspects cinétiques : évaporation et équation de fermeture . . . . . . 32
2.3.3 Structure à grande échelle du champ magnétique . . . . . . . . . . . 33
2.3.4 Turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4 Quelles implications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.1 Abondances et densité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.2 La stratification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Comme nous l’avons vu à la section 1.2.2, l’hypothèse d’un plasma thermique à 8 keV
soulève deux principaux problèmes dont le plus important est certainement un problème
énergétique : si le plasma s’échappe en un vent, alors, l’énergie nécessaire pour le chauffer
avant qu’il ne quitte la région centrale dépasse celle de n’importe quelle source connue. Nous
montrons ici, comment, dans les conditions attendues dans la région centrale et bien qu’un
plasma d’hydrogène doive effectivement s’échapper, l’hélium, plus lourd peut être confiné par
le potentiel Galactique et rester dans le plan de la Galaxie. Ce plasma gravitationnellement
lié ne s’échappe donc pas et peut rester suffisamment longtemps dans le plan Galactique pour
pouvoir y être chauffé par une source d’énergie raisonnable.
Cette conclusion découle de deux points importants : 1- le comportement individuel des
particules d’un gaz ionisé en présence d’un champ de gravité et 2- les interactions entre
les différentes espèces qui le composent. Prendre le système global avec toutes les espèces
qui composent le plasma est en effet très difficile ; il est donc plus simple dans un premier
temps ne considérer que des plasmas avec une seule espèce d’ions (sous section 2.1), puis
d’étudier comment la situation en présence de plusieurs espèces ioniques peut se déduire du
cas précédent (sous section 2.2).