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Dynamique 3D du centre galactique par intégration numérique

Etudiante : Sabine RICHARD.
accéder à son mémoire intitulé "autour de l’axiome du choix"

Lieu de Stage : Observatoire astronomique de Strasbourg
Responsable : Christian BOILY.
Année : 2006-2007


De quoi ça parle ?

Le mouvement d’un trou noir au centre d’une galaxie a un impact sur la dynamique des étoiles de cette galaxie. On disposait déjà d’un programme générant, dans le plan de la galaxie, des positions et des vitesses initiales d’étoiles dont on calculait les orbites en présence d’un trou noir mobile. Le but de ce stage consistait à adapter les programmes 2D afin d’obtenir une modélisation en trois dimensions.

Après avoir calculé la densité des étoiles et la dispersion des vitesses en trois dimensions dans un potentiel logarithmique, Sabine Richard a adapté le programme générant des conditions initiales dans le plan z=0 afin qu’il génère des conditions initiales dans l’espace entier tout en respectant les répartitions théoriques. Elle a ensuite généré un grand nombre de ces conditions initiales et réalisé des histogrammes afin de vérifier que ces répartitions étaient effectivement respectées. Une fois cette vérification terminée, elle a intégré un grand nombre d’orbites et construit des histogrammes en énergie afin d’observer l’impact du mouvement du trou noir sur la distribution de celle-ci.

Elle s’est également intéressée au cas particulier des orbites circulaires. Afin de comprendre le phénomène de précession qu’elles présentent, elle a réalisé un programme calculant une valeur approchée du moment cinétique. Elle a ensuite porté en graphique l’évolution de celui-ci au cours du temps et l’a comparé avec les valeurs que donnait l’intégrateur utilisé. Elle a ainsi pu s’assurer que cette modélisation était suffisamment réaliste pour être utilisée dans les cas des orbites restant quasi circulaires. Elle a ensuite modifié le programme afin, qu’à partir du moment cinétique calculé à l’instant t, il restitue également la position et la vitesse de l’étoile à ce même instant.

Enfin, elle a adapté une nouvelle fois le programme générant les conditions initiales afin que l’on puisse choisir entre le potentiel logarithmique et le potentiel gamma. Elle a suivi le même cheminement pour le potentiel gamma que pour le potentiel logarithmique, c’est-à-dire qu’elle a vérifié que les répartitions théoriques étaient bien respectées puis elle a intégré un grand nombre d’orbites afin de construire des histogrammes en énergie.


Le rapport de stage en version intégrale

Vous pouvez télécharger ici la totalité du rapport de ce stage :

PDF - 1.1 Mo
Rapport de stage de Sabine Richard

 
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