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Abstract

Ce travail est consacré à l'étude de différents aspects de l'hydrodynamique des superfluides dans les étoiles à neutrons (EN), à la fois du point de vue des propriétés locales des superfluides et du point de vue global de l'EN. Après un résumé des propriétés des superfluides (chargés et neutres), le cadre approprié à leur description est développé : l'hydrodynamique de N fluides en interaction, dont les équations sont obtenues à l'aide d'un principe variationnel. Dans ce cadre nous traitons le problème de l'énergie d'un vortex dans un supraconducteur en rotation, problème qui est motivé par le cas des protons superfluides dans une EN. La description newtonienne des superfluides est ensuite élargie au cadre relativiste, qui est plus approprié pour l'application aux EN. Je résume donc la formulation variationnelle de l'hydrodynamique covariante, et je l'applique au problème d'un vortex symétrique dans un mélange arbitraire de superfluides et de fluides normaux. Différentes applications de cette analyse générale sont discutées, par exemple le cas du supraconducteur conventionnel, ou du cœur d'une EN, qui consiste vraisemblablement en un mélange de protons et de neutrons superfluides et d'électrons «normaux». Une conséquence intéressante de l'interaction entre les fluides (appelée «entraînement») est mise en évidence : une force (répulsive où attractive) entre vortex parallèles de différents superfluides. Cet effet est potentiellement très important dans la description macroscopique de l'hydrodynamique des EN. Au niveau global j'analyse le modèle (newtonien) d'une EN à deux fluides, modèle le plus simple en tenant compte de la superfluidité. En utilisant une généralisation à deux fluides de la méthode classique de Chandrasekhar, une approximation analytique est trouvée pour le cas stationnaire. Ce résultat peut être utile dans l'analyse des effets de la superfluidité sur les irrégularités des pulsations ou aussi sur les modes d'oscillation des EN.