Linear stability of rotating stellar clusters - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Linear stability of rotating stellar clusters

Stabilité linéaire des amas stellaires en rotation

Résumé

Today's scenarios for the formation and evolution of spheroidal stellar clusters predict a variety in their kinematics (anisotropic velocity distribution and net angular momentum), which is confirmed by recent observations. However, the influence of these peculiar kinematics on the stability and evolution of such systems remains largely unexplored. The linear response of stellar clusters is central to their fate. Here, I extend the matrix method to rotating clusters, and develop numerical techniques leading to its fast computation, in order to study the linear stability of anisotropic, rotating spherical equilibria. I find that non-rotating clusters with sufficient velocity anisotropy are unstable, and that rotation further enhances the destabilisation of anisotropic systems, which narrows down the authorised stability domain around isotropic systems. From complementary stability studies using the matrix method and a large sample of N-body simulations, I develop a stability criterion for tangentially anisotropic, rotating spheres with high shear. These results will prove of prime importance at a time when ab initio cosmological simulations reach sufficient resolution to resolve their dynamics, to best make sense of how they evolve over a Hubble time. Indeed, I show that resonant processes and self-sustained modes can be important drivers of the secular evolution of star clusters.
Les scénarios actuels de formation et d'évolution des systèmes stellaires sphéroïdaux prédisent une variété dans leur cinématique (anisotropie dans la distribution de vitesse et moment angulaire net), en accord avec des observation récentes. Cependant, l'influence de ces distributions particulières sur la stabilité et l'évolution de ces systèmes reste largement méconnue. La réponse linéaire de ces objets joue un rôle central dans leur destin. Dans cette thèse, j’étends la méthode de la matrice de réponse aux amas en rotation, et je développe des méthodes numériques qui optimisent son évaluation, afin d'étudier la stabilité linéaire d'équilibres sphériques anisotropes en rotation. Je montre que les systèmes sans rotation présentant un haut degré d’anisotropie sont instables, et que la rotation favorise la déstabilisation de systèmes anisotropes, ce qui réduit d’autant le domaine de stabilité autour des systèmes isotropes. À partir d'une étude complémentaire des instabilités par la méthode des matrices et un large échantillon de simulations à N corps, je présente un critère de stabilité pour les sphères tangentiellement anisotropes en rotation et avec fort cisaillement. Ces résultats ont une importance particulière à une époque où les simulations cosmologiques atteignent une résolution suffisante pour analyser la dynamique des amas stellaires, afin de mieux comprendre comment ils évoluent au cours de l’histoire de l’Univers. En effet, je montre que les processus résonnants et les modes auto-maintenus pourraient représenter des sources importantes de l’évolution séculaire des amas stellaires.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03575979 , version 1 (20-09-2021)
tel-03575979 , version 2 (15-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03575979 , version 2

Citer

Simon Rozier. Linear stability of rotating stellar clusters. Galactic Astrophysics [astro-ph.GA]. Sorbonne Université, 2020. English. ⟨NNT : 2020SORUS406⟩. ⟨tel-03575979v2⟩
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