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Cascades

On considère la cascade initiée par un électron relativiste accéléré par un choc dans le jet de façon à estimer le spectre de photons gamma émergeant. Le choc étant quasi-perpendiculaire et relativiste, les électrons sont injectés avec un indice spectral inférieur ou égal à 2. La cassure dans le spectre des électrons est déterminée par l'équilibre entre les gains par choc et les pertes par diffusion Compton-inverse. Elle peut atteindre quelques $10^4$ GeV.

Il faut considérer des cascades dans les champs de radiation d'étoiles de type OB et de type Wolf-Rayet (plus petites et plus chaudes). Le flux gamma résultant a été calculé [167] [119] [168] pour un spectre d'électrons injectés de la forme

\begin{displaymath}\frac{dN_e}{dE_e}=\left(\frac{E_e}{1 {\rm GeV}}\right)^{-a} {\rm GeV}^{-1}.\end{displaymath}

Pour un spectre d'accélération standard par choc, $a=2$. Le cas $a=1.5$ représente un spectre plus plat qui n'est pas exclu pour une accélération par choc relativiste [169].

Figure 12.5: Spectres prévus par le modèle E-PIC (cercles pour $r_{sh}/R=1.7$ et croix pour $r_{sh}/R=17$) superposés aux mesures de CAT (trait plein, normalisation arbitraire).
\begin{figure}\begin{displaymath}
\epsfxsize =9cm
\epsfysize =6cm
\epsfbox{ps/spectrepr.eps}\end{displaymath}\par\end{figure}

La figure 12.5 présente les spectres obtenus dans le cas le plus favorable, c'est-à-dire avec un indice spectral électronique de 1.5. Le trait plein présente les mesures de CAT avec une normalisation arbitraire. Il semble délicat de pouvoir accorder les prédictions aux mesures, tant du point de vue de la pente que de celui de la coupure.

La variabilité attendue est donnée par $\Delta T \approx
10^7\alpha_{-3}v_{s,3}^{-1}l_1$, $v_{s,3}$ représentant la vélocité transverse de l'étoile en unités de $3\times 10^8$ cm s$^{-1}$ et $\alpha_{-3}$ représentant l'angle du cône d'émission gamma en unités de $10^{-3}$ rad. Pour les $\Delta T$ typiques de CAT, la figure 12.6 présente $\alpha_{-3}$ en fonction de $l_1$ pour une valeur raisonnable de $v_{s,3}=1$.

Figure 12.6: Angle du cône d'émission gamma en milliradians en fonction de la distance entre l'étoile et le trou noir en parsecs selon les mesures de CAT.
\begin{figure}\begin{center}
\mbox{\vspace{.cm}
\epsfig{file=ps/alpha-3_2.eps,width=8.5cm,angle=270}}
\end{center}\vspace{.cm}
\end{figure}


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Aurelien Barrau 2004-07-01