The study of the galactic globular cluster faint X-ray sources observed with XMM-Newton
Etude des sources X faibles des amas globulaires de la galaxie avec XMM-Newton
Résumé
Globular clusters contain two classes of X-ray sources: sources with high luminosities (Lx>10^36 ergs/s), which are low mass X-ray binaries identical to those located within the galactic disk; and low luminosity sources (LX<10^34.5 ergs/s), which comprise several types of objects, most of which are binary systems, where the matter being accreted onto one of the binary components (a neutron star, a white dwarf) is responsible for the X-ray emission observed. Determining the globular cluster X-ray source populations thus allows one to study the formation mechanisms of binary systems, which play a fundamental role in the evolution of globular clusters by maintaining their dynamical equilibrium. This thesis is devoted to the study of the X-ray source populations of four globular clusters observed by XMM-Newton and/or Chandra : Omega Cen, M13, M22 et NGC 6366. We have used this sample to test the binary formation scenario as a function of the mass, size and stellar density of the clusters. We have associated several faint X-ray sources with each cluster (30, 5, 2, 1 respectively). These sources are located within or near the core of the clusters, but we have also detected a significant excess of sources in the outer regions of the cluster Omega Cen. In addition we have discovered a low mass X-ray binary with a neutron star primary in M13 (and we have tried to identify the optical counterpart in archival HST data). We show that the number of low mass X-ray binaries with neutron star primaries is correlated with the stellar encounter rates in globular clusters. This may indicate that these binaries are formed through gravitational interactions. We have also studied the formation mechanisms of the other binary systems in globular clusters.
Les amas globulaires contiennent deux classes de sources X se différenciant par leur luminosité. Tout d'abord, les sources X brillantes (Lx>10^36 ergs/s), qui sont des binaires X de faible masse identiques à celles contenues dans le disque galactique. La seconde classe regroupe les objets de luminosité X faible (LX<10^34.5 ergs/s). Elle est composée d‟objets de natures diverses, principalement des systèmes binaires où l'accrétion de matière sur l'un des deux composants (une étoile à neutrons, une naine blanche) est responsable de l'émission X observée. Déterminer la population de sources X des amas globulaires permet donc d'étudier les mécanismes de formation des systèmes binaires, lesquels jouent un rôle fondamental dans l'évolution des amas globulaires en assurant leur équilibre dynamique. Cette thèse est centrée sur l'étude des populations X de 4 amas globulaires observés avec les satellites XMM-Newton ou Chandra : Omega Cen, M13, M22 et NGC 6366. Notre échantillon nous a permis d‟étudier les populations de sources X faibles et de tester les scénarii de formation des binaires en fonction de divers paramètres comme la masse, la taille et la densité stellaire de l‟amas. Nous avons associé des sources X faibles à chaque amas (respectivement 30, 5, 2 et 1). Ces sources se trouvent dans le coeur des amas. Nous avons également détecté un excès significatif de sources dans les régions externes d‟Omega Cen. Nous avons enfin découvert une binaire X de faible masse avec une étoile à neutrons dans M13 (sa contrepartie a été recherchée dans les données du télescope spatial Hubble). Nous montrons que le nombre de binaires X de faible masse avec une étoile à neutrons contenues dans un amas est corrélé avec le taux de collision stellaire. Ceci pourrait indiquer que ces binaires sont formées par la capture gravitationnelle par une étoile à neutrons d‟un autre astre dans le coeur des amas. Nous avons également étudié les mécanismes de formation des autres catégories de binaires.
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