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Etoile binaire dans l'amas du Trapèze constellation d'Orion.
Crédit: ESO/GRAVITY consortium/NASA/ESA/M. McCaughrean
Les rayons gamma sont une forme de rayonnements électromagnétiques à haute énergie, connus pour être émis par les étoiles lorsqu'elles se désintègrent dans des trous noirs. Les observations effectuées dans le cadre des collaborations HESS et MAGIC ont identifié des centaines de sources de lumière de ce type avec des énergies de plusieurs mégaélectronvolts (MeV).
Le projet GAMMARAYBINARIES (Exploring the gamma-ray sky: Binaries, microquasars and their impact on understanding particle acceleration, relativistic winds and accretion/ejection phenomena in cosmic sources) a mis en lumière comment des émissions à haute énergie peuvent survenir à partir de ces systèmes.
À des énergies de ce niveau, les processus non thermiques, comme par exemple les éjections relativistes à partir d'objets compacts, sont dominants. Les chercheurs ont identifié quelques-unes de ces sources de rayons gamma avec des systèmes binaires composés d'une étoile massive et d'une compagne compacte, étoile à neutrons ou trou noir. Des rayons gamma haute intensité sont également émis par des systèmes d'étoiles binaires dans lesquels chaque étoile génère un vent stellaire si puissant qu'elles entrent en collision avec le vent de l'autre étoile.
Une caractéristique distinctive des systèmes binaires à rayons gamma est que les émissions supérieures à 1 MeV dominent leur spectre, dissimulant le composant de type corps noir de l'étoile compagne. Une autre de leurs caractéristiques est qu'elles ont toutes des émissions de rayons gamma variables, parfois modulées par la période orbitale.
Les chercheurs ont combiné des simulations hydrodynamiques des émanations relativistes avec les modèles d'émissions pour explorer ces modulations de rayons gamma. Le travail théorique qui a suivi la détection des systèmes binaires émetteurs de rayons gamma a révélé des processus similaires à ceux à l'œuvre dans d'autres types de sources astrophysiques.
Cependant, ce travail visant à expliquer les émissions de rayons gamma par les systèmes binaires a mis à l'épreuve les théories existantes des processus astrophysiques à haute énergie, en les testant à des échelles et dans des conditions inédites jusqu'à présent. C'est la raison pour laquelle ces nouvelles observations sont si utiles.
Le projet GAMMARAYBINARIES a révélé une variété de systèmes binaires émettant des rayons gamma et démontré que l'accélération de particules est beaucoup plus répandue que ce que l'on aurait pu penser il y seulement dix ans.
Pour plus d'information voir: projet GAMMARAYBINARIES