Published November 27, 1997 | Version v1
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Non-linear dynamics in galactic disks: the spiral-warps connection

Description

After a recall on warp theories and on warp waves, this research thesis reports a linear study of warp waves with an assessment of the role of gas compressibility when taking the galactic disk thickness into account. Then, the author reports an analytical study of the non-linear coupling between warp waves and density waves, in order to calculate coupling efficiency, to identify areas of the galactic disk in which it is efficient, and to discuss concurrent physical processes (such as Landau absorption) and the validity of assumptions made to perform the calculations. The next part reports numerical simulations which have been performed to check the coupling mechanism. The author notably comments evolutions brought to existing codes, and finally presents the three-dimensional version of the developed code, and discusses choices made for this code (presence of gas, choice of hydrodynamics algorithms and of gas mesh geometry, and so on). Numerical results are then presented and discussed: they actually show the existence of a coupling between density waves and warp waves

Abstract (French)

Apres une introduction aux galaxies spirales et aux proprietes des gauchissements de ces dernieres, on aborde dans une premiere partie l'etude analytique des gauchissements. Un premier chapitre precise par une nouvelle relation de dispersion la propagation de ceux-ci dans le cas d'un disque moderement epais. Le cas a deux fluides est ensuite aborde, et il est montre que l'on attend une deviation verticale a courte longueur d'onde de la composante gazeuse (1 a 2 kpc), appelee corrugation, et qui a effectivement ete observee dans quelques galaxies proches. Un deuxieme chapitre etudie les possibilites de couplage non-lineaire d'ondes de gauchissement et d'une onde spirale de densite. Il est montre que l'on s'attend a un couplage efficace a la resonance exterieure de Lindblad de l'onde spirale, c'est-a-dire au bord du disque optique. La, le transfert d'energie par couplage non-lineaire de la spirale vers les gauchissements peut etre tellement efficace que la spirale injecte pratiquement toute son energie dans une paire de gauchissements, les revelant par la-meme bien au-dessus du bruit de fond, sous forme d'un gauchissement a grande echelle tels que ceux observes, et d'une onde de corrugation. En deuxieme partie, on presente des codes numeriques qui ont ete developpes pour confirmer les predictions analytiques de la premiere partie. Dans un premier temps on confirme numeriquement des predictions analytiques sur le couplage non-lineaire entre ondes spirales exclusivement, puis on applique les resultats obtenus au decentrement des barres, et des resultats concluants sont obtenus. Enfin, dans un dernier chapitre, on se penche sur les resultats d'un code tridimensionnel dedie au couplage spirale-gauchissements, et il s'avere que le mecanisme fonctionne, bien qu'etant limite par des problemes numeriques

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Original title (French)
Dynamique non-lineaire dans les disques galactiques: le lien spirale-gauchissements

Publishing Information

Imprint Pagination
200 p.
Report number
FRCEA-TH--8213

Optional Information

Notes
49 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/; Also available from Service commun de la documentation Batiments Grands Moulins 5, rue Thomas Mann Paris 13eme (France)