thesis

Étude de l'émission haute énergie des objets compacts avec SPI-INTEGRAL

Defense date:

Jan. 1, 2011

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Institution:

Toulouse 3

Disciplines:

Abstract EN:

The study of the high energy emission (>20 keV) is essential for understanding the radiative processes inherent to accretion flows onto compact objects (black holes and neutron stars). The X/gamma-ray continuum of these systems is successfully interpreted in terms of two components. The first component corresponds to blackbody emission from a geometrically thin optically thick accretion disk while the second component is generally associated to Compton scattering of the thermal disk flux off hot electrons. Despite considerable advances throughout the years, the heating mechanisms as well as the structure of the Comptonizing medium remain poorly understood. In order to enhance our understanding of these aspects, we take advantage of the data archive accumulated by the SPI instrument, a high energy spectrometer (20 keV – 8 MeV) developed at the CESR (now IRAP, Toulouse, France) for the INTEGRAL mission. Above 150 keV, SPI combines a unique spectral resolution with unequalled sensitivity, being thus an ideal tool to study the high energy emission of accreting compact objects. This thesis comprises the results of timing and spectral studies of three individual systems. Despite major differences in their main properties (nature of the compact object, stability of the accretion flow etc. ), all three systems show a significant high energy excess with respect to the emission laws that are commonly used to describe their spectra. In the lights of the SPI results, the possible physical origins of the high energy emission of stellar-size compact objects are presented and discussed, showing that all luminous states can be explained by a non-thermal magnetized corona model.

Abstract FR:

L'étude de l'émission haute énergie est indispensable pour comprendre les processus radiatifs inhérents aux flots d'accrétion sur les objets compacts (trous noirs et étoiles à neutrons). Le continuum X/gamma d'un tel système est généralement interprété selon deux composantes. La première traduit la présence d’un disque d'accrétion alors que la deuxième, à plus haute énergie (>20 keV), peut s'expliquer par des diffusions Compton entre électrons chauds et photons de plus basse énergie. Les mécanismes de chauffage des électrons et la structure du milieu de Comptonisation restent cependant mal connus. Pour approfondir notre compréhension de ces aspects, nous avons tiré profit des données issues de l'instrument SPI, un spectromètre haute énergie (20 keV – 8 MeV) développé au CESR (désormais IRAP, Toulouse, France) pour la mission INTEGRAL de l'ESA. Au-dessus de 150 keV, SPI réunit une résolution spectrale et une sensibilité sans précédent et constitue donc un outil idéal pour l'étude de l'émission haute énergie des objets compacts. Dans cette thèse, je présente les résultats d'une étude spectrale et temporelle de trois systèmes individuels. Malgré les différences dans leurs propriétés principales (nature de l'objet compact, stabilité du flot d'accrétion etc. ), les trois sources montrent un excès à haute énergie par rapport aux lois habituellement utilisées pour décrire leur spectre. Les possibles origines physiques de cet excès d'émission sont présentées et discutées, concluant que tous les états lumineux peuvent être expliqués par un milieu de Comptonisation magnétique de type couronne alimenté par des processus d'accélération non-thermiques.