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Theses Year : 2017

Simulation of pulsar magnetospheres : detailed study of some radiative mechanisms

Simulation des magnétosphères de pulsars : étude détaillée de phénomènes radiatifs

Guillaume Voisin

Abstract

Pulsars are highly magnetized fast rotating neutron stars producing a pulsed radiation. This thesis is dedicated to their magnetosphere, namely the zone surrounding the star and filled with a plasma dragged by the rotation of the star. It was shown as soon as 1969 that the magne-tosphere must have vacuum gaps, where intense electric fields develop that are capable of accelerating the rarefied plasma to very high energies along the magnetic field. The curvature of the field lines, together with the rotation around the magnetic field, results in the so-called « synchrocurvature » radiation. The energy is mostly radiated in gamma photons (γ). These photons may then be converted by the γ-photon- magnetic-field or γ-γ quantum processes in an electron-positron pair e+e-, each component of which then radiates at its turn which results in a cascade that provides plasma to the magnetosphere. This thesis particularly deals with two key phenomena of these cascades : synchrocurvature radiation and γ-γ pairs. This thesis also concerns the timing model of the millisecond pulsar in a triple system J0337+1715.
Les pulsars sont des étoiles à neutron hautement magnétisées en rotation rapide produisant un rayonnement pulsé. Cette thèse est dédiée à leur magnétosphère, c’est à dire la zone proche de l’étoile à neutron, remplie d’un plasma en- traîné par la rotation rapide de celle- ci. Il a été montré dès 1969 que la magnétosphère doit avoir des zones très peu denses arborant des champs électriques intenses capables d’accélérer le plasma raréfié de ces régions à des énergies très élevées le long du champ magnétique. La courbure des lignes de champ, couplée avec la rotation d’une particule autour du champ, cause un rayonnement dit de « synchro-courbure ». L’énergie est rayonnée essentiellement en photons gamma (γ). Ces photons peu- vent ensuite être convertis par interaction quantique photon γ-champ magnétique ou γ-γ en une paire électron-positron e+e- dont chaque composante rayonne à son tour, résultant en une cascade qui alimente la magnétosphère en plasma. Cette thèse traite particulièrement de deux phénomènes clefs de ces cascades : le rayonnement de synchro-courbure et la création de paires par interaction γ-γ. Cette thèse traite aussi du modèle de chronométrage du pulsar milliseconde dans un système triple J0337+1715.
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Dates and versions

tel-01677325 , version 1 (08-01-2018)
tel-01677325 , version 2 (25-02-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01677325 , version 2

Cite

Guillaume Voisin. Simulation of pulsar magnetospheres : detailed study of some radiative mechanisms. Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR]. Université de recherche Paris Sciences et Lettres, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01677325v2⟩
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