Radiation transfer and type Ia Supernovae spectra analysis in the context of Supernovae factory
Transfert radiatif et étude spectrale des SNeIa dans le cadre de la Supernovae factory
Résumé
This co-supervised dissertation was conducted in collaboration between The University of Oklahoma City (USA) and University Claude Bernard of Lyon (France). It addresses the radiative transfer issue in type Ia supernovae expanding envelopes, in the context of the SUPERNOVAE FACTORY.
We used the multi-purpose radiative transfer code PHOENIX, developed by P.Hauschildt, F. Allard and E.Baron to produce a grid of synthetic spectra sampling dates from $10$ to $25$ days after explosion and bolometric magnitudes from $-18.0$ to $-19.7$. We also developed an adaptive grid scheme in order to stabilize PHOENIX convergence.
We showed the spectrum formation in SNeIa around maximum light to be a multi-layered process involving regions from $5000\kms$ to $20000\kms$, interacting not only through scattering but also through pure emission. This new understanding allowed us to introduce a new spectral indicators we called $R_{SiSu}$, which can be used to measure SNeIa blue magnitudes with a precision comparable to the stretch
factor. This makes it possible to independently constraint the evolutionary effect on SNeIa that are of crucial importance for high $z$ surveys.
We used the multi-purpose radiative transfer code PHOENIX, developed by P.Hauschildt, F. Allard and E.Baron to produce a grid of synthetic spectra sampling dates from $10$ to $25$ days after explosion and bolometric magnitudes from $-18.0$ to $-19.7$. We also developed an adaptive grid scheme in order to stabilize PHOENIX convergence.
We showed the spectrum formation in SNeIa around maximum light to be a multi-layered process involving regions from $5000\kms$ to $20000\kms$, interacting not only through scattering but also through pure emission. This new understanding allowed us to introduce a new spectral indicators we called $R_{SiSu}$, which can be used to measure SNeIa blue magnitudes with a precision comparable to the stretch
factor. This makes it possible to independently constraint the evolutionary effect on SNeIa that are of crucial importance for high $z$ surveys.
Dans cette thèse, effectuée en cotutelle avec l'Université d'Oklahoma City, nous avons étudié le transfert radiatif dans les enveloppes en expansion rapide des supernovae de type Ia (SNeIa) dans le cadre de la collaboration SupernovaeFactory.
Ces étoiles qui explosent avec une luminosité comparable à celle d'une galaxie sont utilisées comme chandelles standard permettant d'étudier le comportement à grande échelle de l'univers. Nous avons utilisé le code de transfert radiatif PHOENIX développé par P. Hauschildt, F. Allard et E. Baron, pour simuler des spectres de SNeIa à différentes dates et luminosités afin d'étudier le processus de formation spectrale. Nous avons parallèlement élaboré un module de grille adaptative qui augmente sa robustesse de convergence.
Nous avons montré que la formation des spectres de SNeIa n'était pas aussi localisée que dans le modèle photosphérique standard mais qu'elle mettait en relation des régions allant de 5000 km/s à 20000 km/s pour des époques proches du maximum de luminosité. Nous avons de plus développé des indicateurs spectraux permettant de mesurer la luminosité des SNeIa avec une précision égale à celle des méthodes basées sur l'analyse des courbes de lumière. Il devient ainsi possible de contraindre de façon indépendante l'évolution des SNeIa avec le redshift, ce qui place ce travail à l'interface entre l'étude des supernovae en tant qu'objets stellaires et leur utilisation en cosmologie.
Ces étoiles qui explosent avec une luminosité comparable à celle d'une galaxie sont utilisées comme chandelles standard permettant d'étudier le comportement à grande échelle de l'univers. Nous avons utilisé le code de transfert radiatif PHOENIX développé par P. Hauschildt, F. Allard et E. Baron, pour simuler des spectres de SNeIa à différentes dates et luminosités afin d'étudier le processus de formation spectrale. Nous avons parallèlement élaboré un module de grille adaptative qui augmente sa robustesse de convergence.
Nous avons montré que la formation des spectres de SNeIa n'était pas aussi localisée que dans le modèle photosphérique standard mais qu'elle mettait en relation des régions allant de 5000 km/s à 20000 km/s pour des époques proches du maximum de luminosité. Nous avons de plus développé des indicateurs spectraux permettant de mesurer la luminosité des SNeIa avec une précision égale à celle des méthodes basées sur l'analyse des courbes de lumière. Il devient ainsi possible de contraindre de façon indépendante l'évolution des SNeIa avec le redshift, ce qui place ce travail à l'interface entre l'étude des supernovae en tant qu'objets stellaires et leur utilisation en cosmologie.