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Posté par Redbran le Jeudi 08/09/2016 à 12:00
Un nouveau moyen de sonder la physique extrême

Vue d'artiste d'un trou noir supermassif au centre d'une galaxie. © ESO
Les étoiles à neutrons et les trous noirs font partie des objets les plus puissants de l'Univers. En tant que tels, ils servent de "laboratoires naturels" où les astronomes observent la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) qui se comporte d'une façon impossible sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...).

orsque les astronomes observent l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) dans les rayons X, ils voient deux types d'objets astronomiques dominants. D'une part les trous noirs géants, au cœur des grandes galaxies, qui dévorent férocement le matériel environnant. De l'autre les systèmes binaires, constitués d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) à neutrons ou d'un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la radiation de...) qui capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de...) de la matière de l'étoile compagnon.

Dans les deux cas, néanmoins, le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière...) forme un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) tourbillonnant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et...) central très dense. La friction dans le disque chauffe le gaz, qui émet de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) avec un pic dans les rayons X. Depuis leur découverte dans les années 1960, les binaires X ont été intensément étudiées pour comprendre les processus d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) en œuvre dans des conditions extrêmes.

Financé par l'UE, le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) EXTREMEPHYSICS (The slowest accreting neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont les constituants du noyau...) stars and black holes: New ways to probe fundamental physics) s'est concentré sur les binaires X qui sont des centaines de fois plus faibles que les sources ordinaires. Les chercheurs pensaient que ces faibles sources de rayons X étaient des systèmes binaires spéciaux.

Lorsque le projet a démarré, on ne connaissait qu'une poignée de binaires X très faibles, avec une accrétion continue et très faible. À l'aide d'une pléthore d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) des satellites (Satellite peut faire référence à :) à rayons X actuellement en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.), l'équipe d'EXTREMEPHYSICS a découvert de nouveaux systèmes et observé des transitoires X très faibles.

Notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) montre de nombreux phénomènes transitoires X, à partir de sources sombres et quiescentes qui subissent occasionnellement des explosions lumineuses de rayons X. La faible luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) des explosions de ces transitoires X très faibles caractérisait une accrétion de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du...) très faible, remettant en cause la compréhension de leur évolution.

Les scientifiques ont supposé qu'il s'agissait d'étoiles à neutrons et de trous noirs avec disque d'accrétion, et estimé la durée moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble...) du taux d'accrétion des phénomènes transitoires. Cette valeur est importante pour les modèles d'évolution des binaires qui tentent d'expliquer la nature des sources X faibles.

Les études sur plusieurs longues d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) ont montré que, au taux d'accrétion le plus faible, la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres types d'espaces...) du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément...) gazeux change de façon significative, offrant ainsi une nouvelle entrée pour les modèles d'accrétion. De plus, les trous noirs se comportent différemment des étoiles à neutrons à des faibles taux d'accrétion, notamment car ils n'ont pas de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...).

De nouvelles informations sur la structure de la croûte des étoiles à neutrons dans les systèmes binaires ont abouti à l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) de nouvelles voies théoriques en matière de réchauffement et de refroidissement des étoiles à neutrons avec disque d'accrétion. Notamment, les observations sur les explosions X thermonucléaires devraient conduire à de nouvelles théories adaptées à de très faibles taux d'accrétion.

Avec un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) plus vaste des sources à rayons X faibles et des observations à plusieurs longueurs d'ondes, l'équipe EXTREMEPHYSICS a pu dévoiler les mécanismes physiques de ces objets puissants. Pour explorer plus avant, il faudra passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) au crible les archives de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) des satellites X, pour localiser davantage de sources de ce type.

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Source: CORDIS-Europa