High-energy gamma-ray emission in compact binaries - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

High-energy gamma-ray emission in compact binaries

Emission gamma de haute énergie dans les systèmes binaires compacts

Benoît Cerutti

Résumé

Four gamma-ray sources have been associated with binary systems in our Galaxy: the microquasar Cygnus X-3 and the gamma-ray binaries LS I +61°303, LS 5039 and PSR B1259-63. These systems are composed of a massive companion star and a compact object of unknown nature, except in PSR B1259-63 where there is a young pulsar. I propose a comprehensive theoretical model for the high-energy gamma-ray emission and variability in gamma-ray emitting binaries. In this model, the high-energy radiation is produced by inverse Compton scattering of stellar photons on ultra-relativistic electron-positron pairs injected by a young pulsar in gamma-ray binaries and in a relativistic jet in microquasars. Considering anisotropic inverse Compton scattering, pair production and pair cascade emission, the TeV gamma-ray emission is well explained in LS 5039. Nevertheless, this model cannot account for the gamma-ray emission in LS I +61°303 and PSR B1259-63. Other processes should dominate in these complex systems. In Cygnus X-3, the gamma-ray radiation is convincingly reproduced by Doppler-boosted Compton emission of pairs in a relativistic jet. Gamma-ray binaries and microquasars provide a novel environment for the study of pulsar winds and relativistic jets at very small spatial scales.
Quatre sources de rayons gamma ont été associées à des systèmes binaires dans notre galaxie: le microquasar Cygnus X-3 et les binaires gamma LS I +61°303, LS 5039 et PSR B1259-63. Ces systèmes sont composés d'une étoile compagnon massive et d'un objet compact de nature inconnue, sauf dans PSR B1259-63 où un pulsar jeune a été détecté. Je propose ici un modèle théorique complet pour expliquer l'émission et la variabilité gamma de haute énergie dans les binaires émettant en gamma. Dans ce modèle, le rayonnement de haute énergie est produit par la diffusion Compton inverse des photons stellaires sur des paires électron-positron ultrarelativistes injectées par un pulsar jeune dans les binaires gamma et dans un jet relativiste dans les microquasars. La modulation du flux TeV dans LS 5039 est bien reproduite en combinant les effets d'émission, d'absorption et du recyclage de l'émission par une cascade de paires. Néanmoins, ce modèle ne permet pas d'expliquer l'émission gamma dans LS I +61°303 et PSR B1259-63. D'autres processus doivent dominer dans ces systèmes plus complexes. Dans Cygnus X-3, le rayonnement gamma peut être reproduit de manière convaincante avec l'émission Compton amplifiée Doppler de paires dans un jet relativiste. Les binaires gamma et les microquasars offrent un environnement nouveau permettant l'étude des vents de pulsar et des jets relativistes à de très petites échelles spatiales.
Fichier principal
Vignette du fichier
these_bcerutti.pdf (7 Mo) Télécharger le fichier
soutenance_bcerutti.pdf (10.1 Mo) Télécharger le fichier
Format : Autre

Dates et versions

tel-00499281 , version 1 (09-07-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00499281 , version 1

Citer

Benoît Cerutti. High-energy gamma-ray emission in compact binaries. Astrophysics [astro-ph]. Université de Grenoble, 2010. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00499281⟩
354 Consultations
390 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More