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Les collisions de vents stellaires

Dans un système binaire massif, chaque étoile possède son propre vent stellaire. Entre les deux astres, les deux flux supersoniques de matière ionisée se précipitent l’un vers l’autre à plusieurs millions de kilomètres par heure : la collision est inévitable. Cette collision de vents laisse des traces à travers tout le spectre électromagnétique. Par exemple, dans le domaine des rayons X, certaines binaires présentent une émission X plus grande que la simple addition des émissions individuelles : l'excès est dû au gaz ultra-chaud qui naît du choc frontal entre les vents. Une fois le gaz refroidi, des émissions supplémentaires deviennent détectables notamment dans le domaine visible.

Outre un excès d'émission, la présence d'une collision de vents se remarque par des variations récurrentes, se produisant avec la période orbitale. Celles-ci sont dues à des effets géométriques (orientation de la zone de choc par rapport à la ligne de visée), aux changements de la force du choc suite à une séparation variable entre les astres (dans les systèmes binaires excentriques), ainsi qu'aux variations de l'opacité circumstellaire le long de la ligne de visée à travers les vents des étoiles (la collision servant alors de "sonde mobile"). Le GAPHE s'est spécialisé dans l'observation de ces variations, tant dans le domaine optique que dans le domaine des hautes énergies. Nous suivons ainsi l'émission de nombreux systèmes binaires (notamment HD93403, HD152248, WR20a, Cyg OB2 #8A, WR21a, 9Sgr) pour caractériser la zone de choc et les vents impliqués dans la collision. En effet, l'émission associée à la collision et ses variations fournissent des informations précises (et indépendantes d'autres méthodes!) sur la composition des vents impliqués, leur vitesse et leur taux de perte de masse. Nous développons également des techniques de tomographie, dérivées de l'imagerie médicale, utiles pour contraindre la morphologie des zones de collisions.

Le choc hydrodynamique peut aussi agir comme site d'accélération des particules, générant une population non négligeable d'électrons relativistes à l'origine d'un rayonnement non-thermique. Dans ce domaine, le GAPHE joue un rôle important en caractérisant les systèmes binaires impliqués et en recherchant la composante à haute énergie de ce type d'émission (voir aussi cette page pour plus d'informations à ce sujet).

Toujours dans ce cadre, une technique supplémentaire utilisée par le GAPHE est l'interférométrie, notamment avec le VLTI. Nous utilisons les observations interférométriques pour mettre en évidence des compagnons dans des objets présentant des signes de collision de vents (not. émission non-thermique), ainsi que pour caractériser en infrarouge la formation de poussières dans les zones externes de la collision de vents.

Enfin, le GAPHE utilise également des modèles hydrodynamiques de collision de vents pour préciser encore les informations obtenues à partir des observations multi-longueur d'ondes. Nous comparons les spectres observés à diverses phases orbitales aux spectres synthétiques générés à partir d'une grille de modèles hydrodynamiques de collision de vents. Cette méthode a notamment été appliquée au cas des systèmes WR22, HD152248 et HD159176.