Study of the instability of Vishniac and radiative regime of supernova remnants

Etude de l'instabilité de Vishniac et régime radiatif des restes de supernova

Julien Minière (1)

1 Observatoire de Paris

Supernova remnants (SNR) expand in the interstellar medium (ISM) during few tens of thousands, over distances of many parsecs. They present complex structures during their late phases (Sedov and radiative phase). The instability of Vishniac (V.I.) is supposed to explain the emergence of these structures. The objective of this work is to study the development of the V.I., and to clarify the conditions to its growth. Two analytical studies based on previous works, determine the theoretical relations of dispersion for SNR expanding in the Sedov phase. We have considered two different models : a first one in which the SNR is modeled by a thin shell containing a very hot and low-density gas, and a second one in which the hydrodynamic flow is overall studied. These two approaches lead to the conclusion that the V.I. should develop during the radiative phase of the SNR rather than in the Sedov phase. The radiative hydrodynamic code HADES is used with multiprocessors in order to perform numerical study of SNR evolution undergoing a perturbation of eigen model l. We follow the mechanism of the V.I. triggering. We confront analytical results with numerical ones and we confirm the analytical dispersion relations in the Sedov phase. Then the effects of the radiative losses on the SNR dynamics are described, and a law about the self-similar evolution of the radius of the SNR is established. Finally, the development of the V.I. in radiative phase is simulated. We then show that the V.I. can grow in the radiative phase, and we observe the development of a perturbation of eigen mode l’ twice the initial one we introduced : l’=2l.

Les restes de supernova (RSN) s’étendent dans le milieu interstellaire (MIS) durant des dizaines d’années, sur des distances de plusieurs parsecs. Ils présentent des structures complexes dans leurs phases tardives (Sedov et radiative). L’instabilité de Vishniac (I.V.) est supposée expliquer l’apparition de ces structures. Ce travail a pour objectif d’étudier le développement de l’I.V., et de clarifier les conditions de croissance. Deux études analytiques, basées sur des travaux précédents, déterminent des relations de dispersion théorique pour les RSN en phase de Sedov, en se basant sur deux modèles : l’un où le RSN est modélisé par une coquille fine contenant un gaz très chaud et très ténu, et un autre où l’écoulement hydrodynamique est étudié dans son ensemble. Il apparaît alors que l’I.V. devrait se développer durant la phase radiative des RSN plutôt qu’en phase de Sedov. Une étude numérique utilisant le code d’hydrodynamique radiative HADES en version parallèle permet alors de confronter ces conclusions à la simulation de RSN dans lesquels est introduit une perturbation, de mode propre l, le déclenchant le mécanisme de l’I.V. Le développement de l’I.V. y est étudié en phase Sedov, confirmant les résultats analytiques. Ensuite, les effets des pertes d’énergie sur la dynamique du RSN décrits, et une loi concernant l’évolution auto-semblable du rayon RSN est établie. Enfin le développement de l’I.V. en phase radiative est simulé. On montre alors que l’I.V. est susceptible de croître en phase radiative, et on observe le développement d’une perturbation de mode propre l’ doublé par rapport à celui de la perturbation initiale : l’=2l.

Mots clés: astronomy

Mots clés: Restes de supernovae; Instabilités hydrodynamiques; Ondes de choc

Domaines: Astrophysique [astro-ph]

Julien Minière. Etude de l'instabilité de Vishniac et régime radiatif des restes de supernova. Astrophysique [astro-ph]. Observatoire de Paris, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02095163⟩