© Crédit : John PaceUn trou noir avec un disque déformé.
Cet objet, MAXI J1820 + 070, est entré en éruption sous forme de traversée de rayons X en mars 2018 et a été détecté par un télescope à rayons X japonais à bord de la Station spatiale internationale. Ces systèmes de transit, qui présentent des explosions violentes, sont des étoiles binaires, constituées d'une étoile de faible masse, semblable à notre Soleil, et d'un corps plus compact, qui peut être nain blanc et étoile à neutrons, ou Trou noir. Dans ce cas, MAXI J1820 + 070 contient un trou noir d'une masse d'au moins 8 fois la masse de notre Soleil.
Les premiers résultats ont maintenant été publiés dans la revue internationale hautement cotée, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society Son dont l'auteur principal est le Dr Jesimul Thomas, chercheur postdoctoral à l'Observatoire astronomique sud-africain (SAAO).
La découverte présentée dans l'article a été faite à partir d'une courbe optique complète et détaillée acquise au cours d'environ un an par des amateurs professionnels du monde entier qui font partie de l'AAVSO (American Association of Variable Star Observers). MAXI J1820 + 070 est l'un des trois traverseurs de rayons X les plus brillants jamais observés, en raison de sa proximité avec la Terre et de son opacité. Puisqu'il est resté brillant pendant plusieurs mois, cela a permis à de nombreux amateurs de le suivre.
Le professeur Phil Charles, chercheur à l'Université de Southampton et membre de l'équipe de recherche a expliqué : "Le matériau de l'étoile normale est attiré par le corps compact dans le disque d'accrétion entourant le gaz d'accrétion. Des explosions massives se produisent lorsque le matériau dans le disque devient chaud et instable, s'accumulant dans le trou noir et libérant de grandes quantités d'énergie avant de traverser l'horizon des événements. Ce processus est chaotique et très variable, variant sur des échelles de temps allant de quelques millisecondes à plusieurs mois.
L'équipe de recherche a produit une visualisation du système, montrant comment une énorme sortie de rayons X est émise de très près du trou noir, puis rayonne le matériau qui l'entoure, en particulier le disque d'accrétion, le chauffant à une température d'environ 10 000 K. , qui est considérée comme la lumière visible émise. Pour cette raison, au fur et à mesure que l'éclat des rayons X diminue, la lumière optique diminue également.
Mais quelque chose d'inattendu s'est produit près de 3 mois après l'explosion lorsque la courbe de lumière optique a commencé à s'ajuster massivement - un peu comme tourner le gradateur de haut en bas et presque doubler la luminosité à son apogée - en une période d'environ 17 heures. Cependant, il n'y a eu absolument aucun changement dans la sortie des rayons X, qui est restée constante. Alors que de petits ajustements visibles quasi-périodiques ont été observés dans le passé lors d'autres explosions de rayons X transitoires, rien à cette échelle n'a jamais été vu auparavant.
Qu'est-ce qui a causé ce comportement extraordinaire? "Avec l'angle de vue du système comme indiqué sur l'image, nous pouvons rapidement écarter l'explication habituelle selon laquelle les rayons X éclairaient la face interne de l'étoile donneuse parce que la luminosité se produisait au mauvais moment", a déclaré le professeur Charles. Cela ne peut pas non plus être dû au fait que la lumière diffère de l'endroit où le courant de transfert de masse frappe le disque lorsque le module se déplace progressivement par rapport à l'orbite.
Cela a laissé une explication possible, que le flux massif de rayons X rayonnait le disque et le faisait se déformer, comme le montre l'image. La torsion permet d'augmenter considérablement la surface du disque qui peut être éclairée, ce qui entraîne une augmentation significative du rendement lumineux visible lorsqu'il est visualisé au bon moment. Un tel comportement a été observé dans des binaires de rayons X avec des donneurs plus massifs, mais jamais dans un trou noir transitoire avec un donneur de masse aussi faible. Il ouvre une toute nouvelle voie pour étudier la structure et les propriétés des disques d'accumulation déformés.
Le professeur Charles a poursuivi :
« Cet objet possède des propriétés fascinantes parmi un groupe d'objets vraiment intéressants qui ont beaucoup à nous apprendre sur les points terminaux de l'évolution stellaire et la formation d'objets compacts. Nous connaissons déjà quelques dizaines de systèmes binaires de trous noirs dans notre galaxie, qui ont toutes des masses dans la gamme de masse. " Solaire 5-15. Ils grandissent tous avec l'accrétion de matière que nous avons vue ici est incroyable. »Un programme scientifique majeur sur le grand télescope sud-africain (SALT) pour étudier les objets en transit a commencé il y a environ 5 ans et a fait un certain nombre d'observations importantes de binaires compacts, y compris des systèmes de trous noirs tels que MAXI J1820+070. En tant que chercheur principal pour ce programme, explique le professeur Buckley, « SALT est un outil idéal pour étudier le comportement changeant de ces binaires à rayons X au cours de leurs explosions, qu'ils peuvent surveiller régulièrement sur des périodes de quelques semaines à plusieurs mois et peuvent se coordonner avec les observations d'autres télescopes, y compris télescopes spatiaux."
Référence : « Les grandes modulations optiques lors de l'éruption 2018 du MAXI J1820+070 révèlent l'évolution d'un disque d'accrétion déformé par le changement d'état des rayons X » par Jessimol K Thomas, Philip A Charles, David AH Buckley, Marisa M. Coetzee, Jean-Pierre Lassota, Stephen Potter, James F. Steiner et John A. Paes, 26 octobre 2021, disponible ici. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
DOI : 10.1093/mnras/stab3033
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