Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

36 Un plasma d’hélium chaud
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
On trouve que ces deux quantités sont divisées approximativement par 3.
Ces résultats sont raisonnables. La densité réelle est très mal contrainte et un facteur 3 ne
change pas les choses. De plus, si la densité numérique est divisée par 3, la densité de masse est
pratiquement la même ((ρ) He = 1.4(ρ) H ) et la densité d’électrons aussi ((n e ) He = 0.7(n e ) H ).
Le fait que l’abondance de fer soit aussi divisée par 3 est un peu plus surprenante. Cependant,
il faut noter que l’abondance de cette phase n’a pas été mesurée par d’autres moyens. Les
mesures avec Chandra et XMM donnent, dans hypothèse d’un rapport hélium/hydrogène solaire,
une abondance solaire ou légèrement subsolaire pour le fer (Muno et al. 2004). Supposer
un plasma d’hélium le rend donc sous-abondant en fer.
Un tel résultat pourrait simplement refléter l’origine de cette phase chaude. Il se pourrait
par exemple qu’elle provienne des nuages moléculaires par une évaporation ou un processus
similaire et qu’elle ne soit chauffée qu’ensuite. Le fer y étant principalement piégé dans des
grains de poussière, si le plasma à 8 keV vient de cette phase sous-abondante, il est normal
qu’il soit également sous-abondant. Une telle hypothèse pourrait être validée par l’observation
de la raie hydrogénoïde de l’argon à 3.3 keV. Les ions qui produisent cette raie sont ionisés 17
fois et on sait qu’ils ne peuvent posséder un tel degré d’ionisation que si le plasma auquel ils
appartiennent est à plus de quelques keV. Cette raie provient donc uniquement de la phase
à 8 keV, sans contamination possible des autres phases plus froides à 0.8 keV et à 100 K.
On sait de plus que l’argon ne possède pas le caractère réfractaire qui lui permettrait de se
condenser en grains. Si l’hypothèse avancée ici est juste, l’argon de la phase chaude à 8 keV
devrait donc avoir un comportement différent des ions de fer et être d’abondance solaire ou
comparable.
2.4.2 La stratification
Considérons donc maintenant que le centre Galactique contient effectivement un plasma
confiné d’éléments lourds. Puisque les différentes espèces qui le composent ont tendance à
répondre différemment à la gravité, on peut se demander comment l’équilibre statique s’établit
pour chacune des espèces confinées. Nous montrons dans cette section comment les différentes
espèces peuvent se stratifier selon leur masse atomique, les plus lourds en bas, les plus légers
en haut.
Etat stratifié
Contrairement à la détermination du confinement du plasma, il faut cette fois résoudre le
système qui couple les équations du mouvement pour toutes les espèces :
v 2 th ⃗ ∇ ln n 1 + A 1
⃗ ∇ΦG + Z 1 e/m p
⃗ ∇ΦE = 0 (2.23)
... = ...
v 2 th ⃗ ∇ ln n n + A 2
⃗ ∇ΦG + Z n e/m p
⃗ ∇ΦE = 0 (2.24)
vth 2 ∇ ⃗ ln n e − e/m p∇ΦE ⃗ = 0 (2.25)
n e − ∑
Z i n i = 0 (2.26)
où v th est la vitesse thermique dans un gaz d’atomes d’hydrogène neutre. Pour fermer le
système, il faut également une équation de fermeture. Pour les raisons que nous avons déjà
évoquées, nous prenons une solution isotherme, ce qui a de plus l’avantage de faciliter la
résolution du système.
La grande différence par rapport au cas d’un plasma simple composé d’un unique espèce
ionique est qu’un seul champ électrique couple le comportement de toutes les espèces. Comme
i=1,n