Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

2.3 Discussion 31
Dans un plasma au repos, ces collisions se font de manière aléatoire. Si par contre on suppose
que l’hydrogène s’échappe avec une vitesse proche de sa vitesse thermique et que les hélium
restent, alors le temps de collision H-He est le même, mais les collisions induites par ce flux de
protons créent une force de direction privilégiée. Avec une vitesse de fuite égale à leur vitesse
thermique (1240 km s −1 ), il faut 8.0 × 10 4 ans aux protons pour atteindre une altitude de
100 pc et donc largement quitter la zone d’émission X (70 pc). Le temps pour qu’un proton
entraîne un ion d’hélium est donc supérieur au temps de fuite supposé des protons et l’on
peut considérer le plasma comme non-collisionnel sur cette échelle de temps. Les protons
peuvent donc s’échapper sans entraîner les ions d’hélium. La table 2.1 liste les temps de
collision pour les interactions entre les différentes espèces du plasma, notamment les ions de
fer, responsable de la raie à 6.7 keV traçant la phase chaude. On voit que les protons peuvent
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
Espèce 1 Espèce 2 τ 1−2 (×10 5 ans)
H H 1.3
H He 1.0
He H 2.6
H Fe 0.1
Fe H 48.
He Fe 0.1
Fe He 25.
Tab. 2.1 – Temps pour une espèce 1 pour dévier significativement une espèce 2 par collisions
coulombiennes
avoir une certaine influence sur les ions de fer et tenter de les entraîner. Cependant, ces ions
de fer sont dans le même laps de temps aussi influencés par les héliums qui tentent de les
maintenir. Comme on peut le voir sur les temps de collision, ces derniers ne peuvent pas
être entraînés indirectement car les ions de fer ne sont pas assez nombreux pour avoir une
influence sur eux. Au bilan, les protons ne peuvent vraisemblablement pas entraîner les ions
d’hélium et il est peu probable qu’ils puissent entraîner une quelconque espèce ionique. Si
en plus, on considère une situation où l’hydrogène s’est déjà presque entièrement échappé,
son abondance relative dans le milieu est très faible, ce qui, par rapport aux estimations de
temps de collision décrites précédemment, diminue encore l’influence de l’hydrogène sur les
autres espèces et renforce l’idée d’un plasma d’éléments lourds.
Nous suggérons donc naturellement, d’après ces observations, que l’hydrogène de ce plasma
s’est complètement échappé du plan Galactique, emportant la plus grande partie de la masse
du plasma, et ne laissant que les espèces ioniques plus lourdes, principalement de l’hélium.
C’est exactement le même phénomène d’évaporation sélective que celui à l’oeuvre dans l’atmosphères
des petites planètes à la gravité insuffisante comme la Terre par exemple, où hydrogène
et hélium se sont bien souvent échappés ne laissant que des molécules plus lourdes.
La seule différence provient de la nature ionisée des plasmas qui change le type de collisions
par rapport au gaz moléculaire neutre des atmosphères planétaires.
2.3 Discussion
Ce résultat est assez robuste. Il ne dépend finalement que de l’interprétation de l’émission
entre 5 et 10 keV comme résultant d’un plasma thermique à 8 keV et d’une structure verticale
du champ magnétique. Ces deux points peuvent influer de plusieurs manières sur nos
conclusions.