Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

2.3 Discussion 33
on trouve que la vitesse thermique doit être inférieure à 500 km/s. Dans ce cas, l’hélium
n’est pas confiné et doit s’échapper. Cependant, en physique des plasmas, lorsque l’on peut
approcher l’équation de fermeture avec un indice γ, celui-ci vaut rarement 5/3. Un équation
de fermeture adiabatique a été proposée par Chew et al. (1956) qui suggère non pas un indice,
mais deux pour garder la nature anisotrope des plasmas magnétisés, avec γ ‖ = 3 et γ ⊥ = 2.
Avec cette équation de fermeture, la vitesse thermique limite pour l’hélium est de 800 km s −1 ,
ce qui permettrait à l’hélium de rester confiné dans le plan Galactique. Le mieux serait en fait
de remplacer l’équation de fermeture par l’observation simultanée des profils de densité et de
température. Les observations montrent une très grande homogénéité de la température sur
de grandes échelles que ne suit probablement pas la densité puisque l’émission chute à haute
altitude. Une fermeture de type isotherme (γ ‖ = γ ⊥ = 1), pourrait donc décrire au mieux le
plasma à 8 keV, sans que nous puissions mieux la justifier. Dans ce cas, comme nous l’avons
vu dans la section précédente, l’hélium est confiné.
2.3.3 Structure à grande échelle du champ magnétique
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
La structure du champ magnétique à grande échelle est un paramètre essentiel de notre
modèle. L’échappement les protons se fait le long des lignes de champ magnétique. Si elles
sont inclinées notoirement, l’échappement ne peut plus s’effectuer verticalement et le temps
pour s’échapper des 100 premiers parsecs est allongé d’autant. Cet allongement du temps
de fuite pourrait laisser le temps aux protons d’interagir avec les ions d’hélium et de les
entraîner. Cependant, pour que le temps d’échappement devienne comparable avec le temps
de collision, il faudrait une inclinaison de plus de 70 degrés par rapport à la verticale, un
champ presque horizontal donc. Un champ horizontal structuré à grande échelle confinerait
certainement les protons, ce qui résoudrait le problème énergétique mais un tel champ a peu
de chance de rester stable vis-à-vis de l’instabilité de Parker (Parker 1966) sur des échelles de
temps Galactiques. De plus, il serait très difficile à concilier avec la verticalité des filaments
non-thermiques observés. Si ces filaments tracent bien le champ magnétique, ils pourraient
effectivement indiquer une légère divergence à grande échelle, mais les angles observés sont
inférieurs à 20 degrés, ce qui est très insuffisant pour permettre aux protons d’entraîner les
autres espèces.
La linéarité de ces filaments exclut également un champ similaire à celui des régions plus
externes de la Galaxie, c’est-à-dire très turbulent et en moyenne toroïdal (modèle proposé
par Tanuma et al. 1999).
2.3.4 Turbulence
La question de la turbulence est en fait intéressante. Une forte turbulence, même avec un
champ principalement vertical, retiendrait en effet probablement les protons et les empêcherait
de s’échapper, ou tout au moins ralentirait significativement leur fuite. Cependant, plusieurs
raisons font penser qu’effectivement, le milieu est assez calme.
On peut distinguer deux échelles limites de turbulence : de la turbulence à grande échelle
qui affecterait la structure du champ magnétique sur une échelle comparable à la taille de la
région qui nous intéresse, et une turbulence à petite échelle, c’est-à-dire à l’échelle du rayon
de Larmor des particules. Dans le MIS standard, plus loin dans le disque, la turbulence en
général est engendrée par les supernovae, les mouvements des nuages. Le champ magnétique
étant principalement toroïdal, elle peut tordre et enrouler ses lignes de champ au point de
le rendre turbulent aussi. Dès lors, toute perturbation turbulente créée dans le disque doit
suivre les lignes de champ et donc y rester, ce qui lui permet d’interagir à nouveau nonlinéairement
avec d’autres perturbations et autorise ainsi une cascade à toutes les échelles
et un fort niveau turbulence. Ici, avec un champ principalement vertical, toute perturbation