Multi-wavelength identification of faint X-ray sources in globular clusters
Identification multi-longueurs d'onde des sources X faibles des amas globulaires
Résumé
I present a study of the faint X ray sources of three Galactic globular clusters (NGC 2808, NGC 4372 and M 22) in order to understand their dynamical evolution. XMM-Newton and Chandra observations are presented and analysed. They are strengthened by optical, ultraviolet, infrared and radio observations in order to identify the X-ray sources associated with these globular clusters. X-ray observations lead to the detection of 16 sources in NGC 2808 and 18 sources in M 22. These sources are mainly close binaries. This significant population of close binaries is likely to play an important role in slowing down the core collapse of these clusters. One quiescent neutron star low-mass X-ray binary was detected in NGC 2808, and there is no evidence for such an object in M 22 and NGC 4372. These results are in agreement with the relationship already observed showing that the number of these objects is correlated with the stellar encounter rate in the core of globular clusters. A possible lack of X-ray sources detected in NGC 2808 indicates that the encounter rate is not the only parameter to play a role in the formation of the X-ray sources, and the cluster metallicity could also play a role. Using X/UV ratios, and optical spectroscopic observations, we suggest different approaches to tackle the problem of the deficit of cataclysmic variable outbursts already observed in globular clusters, and try to determine whether it is because of moderate magnetic fields and low mass transfer, or increased white dwarf masses. The observations presented in this thesis allow us to derive a mass limit of several hundreds of solar masses, if an intermediate mass black hole is present in NGC 2808.
Les observations XMM-Newton et Chandra en X de trois amas globulaires galactiques (NGC 2808, NGC 4372 et M 22) sont présentées et analysées. Elles sont complétées par des observations dans le visible, l'ultraviolet, l'infrarouge et le domaine radio afin d'identifier les sources X liées à ces amas globulaires. Les observations X ont permis de détecter 16 sources liées à NGC 2808 et 18 sources liées à M 22 qui sont principalement des binaires serrées. Cette population élevée de binaires aurait un rôle important à jouer dans le ralentissement de l'effondrement du cœur de ces amas globulaires. Une binaire X de faible masse en quiescence contenant une étoile à neutrons a été détectée dans NGC 2808 et aucune source de ce type n'est détectée dans M 22 et NGC 4372. Ces résultats sont en accord avec la corrélation déjà observée entre le nombre de ces objets et le taux de rencontre d'étoiles dans le cœur des amas globulaires. Un déficit possible de sources X dans NGC 2808 semble indiquer que le taux de rencontre n'est pas le seul paramètre intervenant dans la production des sources X et la métallicité de l'amas pourrait aussi avoir une influence. À partir des rapports X/UV et d'observations spectroscopiques, nous proposons différentes approches afin de résoudre le problème du déficit d'éruptions de variables cataclysmiques déjà observé dans les amas globulaires. Ces approches consistent à déterminer si les variables cataclysmiques des amas globulaires sont en majorité magnétiques ou si elles ont un taux d'accrétion faible. Enfin, les observations permettent d'apporter une limite supérieure d'environ 400 masses solaires si un trou noir de masse intermédiaire se trouvait dans NGC 2808.