Accretion in disks of dwarf novae
Accrétion dans les disques de novae naines
Résumé
Dwarf novæ have been used for almost 50 years now as a test for the theory of accretion. These systems exhibit eruptions in optical light lasting approximately a week with a recurrence time scale of a month. Eruptions are thought to be due to a thermal-viscous instability in the accretion disk surrounding the white dwarf. This model has long been known to put constraints on the mechanisms transporting angular momentum in the disk, which will be the subject of this thesis. Traditionally, transport is presumed to be turbulent where turbulence is due to the magneto-rotational instability (MRI). However, I show here, using local simulations of accretion disks with radiative transfer that there exists a discrepancy between observations and light curves obtained with MRI turbulence only. In quiescence, where the disk is poorly ionised, it is very unlikely that MRI can even survive. One of the key results of this thesis is that MRI do not participate to turbulent angular momentum transport only, but is also able to drive MHD outflows which extract angular momentum very efficiently, especially in quiescence. Wind-driven transport is, by nature, very different from turbulent transport, it induces a surface-torque on the disk and do not deposit thermal energy locally but extract energy from the disk instead. We included MHD wind-driven angular momentum transport in a disk instability model, model which is usually used to reproduce light curves of dwarf novæ. Using this new model, we were able to retrieve light curves looking alike observations, with a magnetic field consistent with what is expected from the dipolar magnetic field of a white dwarf. It is the first time that eruptions of dwarf novæ are modeled with success using prescriptions for angular momentum transport derived from first principles instead of ad hoc parameters.
Les novæ naines permettent, depuis presque 50 ans maintenant, de tester les modèles d’accrétion. Ces systèmes montrent des éruptions en optique d’une durée de l’ordre de la semaine avec des temps de récurrence de l’ordre du mois. Ces éruptions sont communément attribuées à une instabilité thermo-visqueuse au sein du disque d’accrétion entourant la naine blanche. Les temps caractéristiques de ces éruptions posent de fortes contraintes sur les mécanismes de transport de moment cinétique pilotant l’accrétion dans le disque, mécanismes qui constituent l’objet de cette thèse. Il est souvent admis que l’instabilité magnéto-rotationnelle (MRI) est responsable du transport de moment cinétique via la turbulence qu’elle produit. Cependant, je montre ici, à l’aide de simulations locales de disque d’accrétion avec transfert radiatif, que le transport turbulent produit par la MRI ne permet pas de reproduire les courbes de lumière. En quiescence, où le disque est peu ionisé, il est même peu probable que de la turbulence MRI puisse survivre. Un des résultats majeurs de cette thèse est d’avoir mis en lumière que la MRI ne participe pas qu’au transport turbulent mais peut également lancer des vents magnéto-hydrodynamiques (MHD) qui transportent également du moment cinétique, voire dominent le transport dans l’état quiescent. Ces vents MHD induisent un couple magnétique de surface sur le disque et ne peuvent être réduits à une turbulence effective, en partie car ceux-ci ne déposent pas d’énergie thermique localement mais en emportent contrairement au transport turbulent. Nous avons inclus le transport de moment cinétique dû au couple du vent MHD dans un modèle d’instabilité de disque, modèle classiquement utilisé pour reproduire les éruptions de novæ naines. Avec ce nouveau modèle, nous avons montré qu’il est possible de reproduire les courbes de lumière des éruptions de novæ naines, en utilisant un champ magnétique à la surface de la naine blanche compatible avec ce qui est attendu. C’est la première fois que les éruptions de novæ naines sont modélisées avec succès en utilisant des prescriptions pour le transport de moment cinétique basées sur des simulations MHD et non sur les observations.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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