lundi 13 mars 2017

Une étoile qui tourne autour d'un trou noir en 28 minutes


S'agit-il d'une étoile à neutron ou bien d'un petit trou noir ? Ce qui est certain c'est qu'une étoile naine blanche lui tourne autour à une vitesse folle : Une équipe internationale vient en effet de trouver la binaire X la plus serrée à ce jour, avec une période orbitale de 28 minutes seulement.




C'est avec des mesures complémentaires en rayons X (avec les télescopes spatiaux américains Chandra et NuSTAR) et en ondes radio (avec le radiotélescope australien ATCA) que des astrophysiciens ont trouvé cette binaire au sein de l'amas globulaire 47 Tucanae qui avait fait parler de lui il y a quelques semaines à peine. 
Cette binaire X appelée X9 est donc distante de 14800 années-lumière. Bien qu'elle ait été observée depuis de longues années en rayons X, ce n'est qu'en 2015 que des observations avec ATCA (Australia Telescope Compact Array) ont indiqué l'existence de signaux radio périodiques et donc la présence probable d'un trou noir en train d'attirer à lui de la matière d'une étoile compagne de type naine blanche.
Les nouvelles observations de Chandra montrent que l'émission X est pulsée avec une période de 28 minutes, ce qui donne la vitesse de rotation de l'étoile naine autour de l'astre compact. Les données de Chandra montrent également des raies caractéristiques de l'oxygène, une signature non équivoque de la présence d'une naine blanche, un type d'étoiles composées majoritairement de carbone et d'oxygène. Les astronomes déduisent la distance séparant les deux astres moribonds : 950 000 km, à peine 2,5 fois la distance Terre-Lune! La distance est si faible que de la matière de la naine blanche, pourtant très dense, est arrachée pour former un disque d'accrétion autour du trou noir avant de tomber dedans. C'est ce disque de matière échauffée qui rayonne en rayons X.
Arash Bahramian (Université d'Alberta) et ses collègues ont calculé que malgré cette grande proximité, la naine blanche ne devrait pas elle-même tomber dans le trou noir ou être détruite par ses effets de marée. Mais son destin n'est tout de même pas enviable: le trou noir devrait continuer à lui arracher de la matière jusqu'à ce qu'il n'en reste presque plus rien, d'après les chercheurs.

Mais les spécialistes ne sont pas certains que le compagnon compact soit un trou noir stellaire. Il se pourrait que ce soit en fait une étoile à neutrons. Dans ce cas, l'étoile à neutron verrait sa vitesse de rotation sur elle même s’accélérer au fur et à mesure où elle accréterait de la matière de sa compagne. Un tel processus peut mener aux pulsars les plus rapides ayant des périodes de rotation intrinsèque de quelques millisecondes seulement. Mais X9 ne possède pas toutes les caractéristiques de ces types de pulsars millisecondes transitoires. Les auteurs ne favorisent donc pas cette hypothèse de l'étoile à neutrons.
Arash Bahramian et ses collaborateurs sont donc partis pour des observations plus approfondies de X9 pour déterminer la nature exacte de sa composante compacte. Les amas globulaires de notre galaxies semblent un bon terrain de jeu pour tenter de trouver d'autres binaires hors norme, une cible de choix pour continuer la chasse.


Référence

The ultracompact nature of the black hole candidate X-ray binary 47 Tuc X9
Arash Bahramian et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (sous presse)


Illustration

Vue d'artiste du système binaire X9 composé d'un probable trou noir accrétant la matière d'une naine blanche très proche. L'image en rayons X ontenue par Chandra est figurée dans l'encadré. (image rayons X: NASA/CXC/University of Alberta/A.Bahramian et al.; dessin: NASA/CXC/M.Weiss)

2 commentaires :

Youx a dit…

Bonjour Eric,
Est-ce qu'on remarque une accélération de la rotation de cette étoile?
Est-ce que ses derniers moments pourraient produire des ondes gravitationnelles détectables, vu sa relative proximité?

Merci!
Youx

Dr Eric SIMON a dit…

Non, on ne voit pas de variation de la période, et les ondes gravitationnelles produites sont trop faibles pour être détectables par LIGO...