New class of laboratory astrophysics experiments : application to accretion processes around neutron stars
Nouvelle classe d'expériences d'astrophysique de laboratoire : application aux processus d'accrétion autour des étoiles à neutrons
Résumé
Neutron stars are subject to intense X-ray bursts, interacting with their surrounding accretion disks. This complex process has yet to be completely understood. In given conditions, this strong radiation leads to the propagation of radiatively driven supersonic heat waves (RDSHWs) in the accretion disk. As for now, the macroscopic properties of its inner regions cannot be properly inferred from observational data. Theoretical models also struggle to describe it rigorously. Meanwhile, laboratory astrophysics allows us to obtain new data to improve the astrophysical models thanks to the similitude theory. To use this classical approach on the burst-disk interaction, a currently unreachable laser energy would be required. In order to overcome this constraint, we adapted an extension of similitude concept called equivalence symmetries. These new powerful tools enable us to demonstrate the feasibility of a theoretical link between laboratory plasmas and astrophysics radiative processes in different physical regimes. This approach constitutes the first step towards the creation of an experimental platform called MaTaLE (Mapping Theory and Laser Experiments) focusing on these new innovative symmetry techniques for laboratory astrophysics.
Les étoiles à neutrons sont sujettes à des sursauts X intenses interagissant avec leur disque d’accrétion environnant. Ce processus complexe n’est pas encore totalement compris, mais, dans des conditions données, ce fort rayonnement mène à la propagation d’ondes radiatives supersoniques dans les régions internes du disque. De nos jours, les propriétés macroscopiques de ces milieux optiquement épais ne peuvent être approchées par des données observationnelles, tandis que les modèles théoriques existants peinent à les décrire rigoureusement. L’astrophysique de laboratoire nous permet alors d’obtenir des nouvelles données servant à améliorer les modèles astrophysiques à l’aide des concepts de similitude. Cependant, utiliser cette approche classique dans le cas de l’interaction sursaut-disque requiert une énergie laser pour le moment inatteignable. Afin de dépasser ces contraintes, j’ai travaillé sur une généralisation des concepts de similitude basée sur la théorie des symétries de Lie. Ces nouveaux outils particulièrement puissants m’ont ainsi permis de déterminer des liens théoriques entre des plasmas de laboratoire et des processus radiatifs à l’échelle astrophysique dans différents régimes physiques. Cette approche constitue un premier pas vers la création d’une plateforme expérimentale appelée MaTaLE (Mapping Theory and Laser Experiments) basée sur des nouvelles techniques de symétries appliquées aux expériences d’astrophysique de laboratoire.
Origine : Version validée par le jury (STAR)