Les tribulations d’un astronome

Thèse

lundi 21 juin 2010 par Guillaume Blanc

Effectuée sur le sujet : « Recherche et étude de supernovæ : mesure du taux d’explosion » sous la direction de James Rich au Service de Physique des Particules au CEA Saclay. Soutenue le 18 décembre 2002.

En tant que dernière étape de l’évolution stellaire, les supernovæ sont un outil fondamental pour appréhender l’évolution des galaxies. Elles constituent en effet le mécanisme principal d’enrichissement du milieu interstellaire en éléments de masse intermédiaire (comme l’oxygène, via les supernovæ gravitationnelles ou de type II/Ib/Ic) et en éléments du pic du fer (grâce aux supernovæ thermonucléaires ou de type Ia). De fait, la connaissance du taux de supernova, c’est-à-dire le nombre d’explosions par unité de temps et de volume ou de luminosité galactique est particulièrement intéressante pour comprendre l’évolution chimique des galaxies.

Depuis une dizaine d’années la recherche systématique de supernovæ a pris un nouveau tournant grâce aux caméras CCD qui permettent d’obtenir des échantillons homogènes et peu biaisés. La recherche se fait directement par soustraction d’images prises à un mois d’intervalle. C’est dans ce cadre-là que l’expérience EROS, qui utilise un télescope de 1 mètre basé au Chili avec deux caméras CCD grand champ, a dédié pendant 4 ans environ 15% de son temps à la recherche de supernovæ proches. L’analyse présentée ici a été effectuée à partir de deux campagnes d’observation par EROS, en 1999 et en 2000, avec l’aide de collaborations internationales afin de disposer de suffisamment de temps de télescope pour suivre l’évolution des supernovæ détectées. Au total une quinzaine de supernovæ de type Ia ont été découvertes par EROS.

La mesure de l’efficacité de détection, à l’aide d’une simulation de type Monte-Carlo, permet de mesurer le taux d’explosion de supernova de type Ia dans un domaine de décalage spectral proche ($z \sim 0.13$). La valeur obtenue est $0.23^{+0.09+0.07}_{-0.05-0.07}\ h^2$ SNu où 1 SNu = 1 SN / $10^{10}\ \text{L}_{\odot}^B$ / siècle. Cette valeur est compatible avec la précédente mesure effectuée par EROS, avec une statistique moindre, dans cette gamme de décalage spectral. Elle est à comparer avec la mesure réalisée par le ’Supernova Cosmology Project’ à $z \sim 0.55$ où le taux est $0.58^{+0.10+0.10}_{-0.09-0.09}\ h^2$ SNu. La différence entre ces mesures implique une évolution relativement importante entre ces deux époques.


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