Introduction

Le microquasar GRO J1655-40, vue d'artiste (ESA/NASA)

Une binaire X est formée d'une étoile « normale » orbitant autour d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...) avec une courte période. Le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) X provient de l'énorme quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) dégagée par l'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par...) de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) de l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) compact.

Scénario de formation

Un scénario simplifié de la formation d'une binaire X (Une binaire X est formée d'une étoile « normale » orbitant autour...) massive (Le mot massif peut être employé comme :) est le suivant (Tauris & van den Heuvel 2003) : deux étoiles massives (> 12 masses solaires) arrivent sur la séquence principale ; une dizaine de millions d'années plus tard environ, la plus massive est passée la première au stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...) de supergéante rouge (Les supergéantes rouges sont des étoiles relativement massives qui sont en train de terminer leur...) et son enveloppe remplit le lobe de Roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...), commençant le transfert de masse (Dans le jargon automobile, le transfert de masse (souvent confondu avec le transfert de charge) se...) vers le compagnon (Le Compagnon (titre original : Alvin Journeyman) est un roman de fantasy publié en 1995...). Plus tard, n'ayant conservé que son enveloppe d'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...), l'étoile explose en supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...), le cœur s'effondre, la transformant en étoile à neutrons. Le compagnon devenu à son tour supergéante rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...) transfère alors sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) à l'étoile à neutron (Le neutron est une particule subatomique de charge électrique totale nulle.), et on observe une binaire X. L'histoire ne s'arrêtera pas là : après un épisode où les deux objets auront une enveloppe commune, la secondaire explosera à son tour, pouvant laisser finalement un couple de pulsars.

Désignation

Comme pour les autres étoiles, les binaires X peuvent avoir différentes désignations :

• les premières ont été notées sous la forme Constellation X-nombre (par ex. Cyg X-1) ;
• sinon c'est le nom dans un des catalogues dans lequel elles sont répertoriées. Pour Uhuru : nU HHmm+DDd (par ex. 4U 0114+65) ; pour ROSAT : RX JHHMMSS.s+DDMMSS ou RX JHHMM.m+DDMM ou RX JHHMMSS+DDMMm, etc. ;
• naturellement, les sources associées à des contreparties optiques héritent de toutes les désignations déjà connues (4U 0114+65 = V* V662 Cas = HIP 6081 = 1XRS 01147+650 = ...).

Historique

Les binaires X ont un historique très récent, comparé à celui des autres étoiles doubles, et cette histoire suit celle de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer...) X en général : l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) absorbant les rayons X - une chance pour les organismes vivants -, l'astronomie X ne pouvait décoller en pratique qu'avec l'entrée dans l'ère spatiale.

L'histoire commence précisément avec une fusée (Fusée peut faire référence à :) Aerobee 150 lancée par l'USAF depuis White Sands le 19 juin 1962 à 6h59 GMT avec une durée de vol utile de six minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. ...) jusqu'à un apogée (Un apogée (du grec apogeios : loin de la terre ; apo : loin + gê :...) de 224 km. En utilisant des compteurs Geiger installés dans le nez (Le nez (du latin nasus) est chez l'homme la saillie médiane du visage située au-dessus de...) de la fusée, l'équipe de Riccardo Giacconi (Riccardo Giacconi (6 octobre 1931 à Gênes, Italie) est un physicien...) allait découvrir la source de rayons X la plus brillante du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) après le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...), Scorpius X-1 (Giacconi et al. 1962). Pour en faire la première binaire X connue, il fallut un peu plus de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). D'abord parce que la localisation imprécise (Scorpius X-1 est située en direction du centre galactique à environ 2,8 kpc) nécessita d'attendre 1966 pour trouver sa contrepartie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...), ensuite parce qu'il fallait mettre en évidence le mouvement orbital. En 1966, Zeldovich & Guseynov notaient que « le mouvement du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) dans le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) gravitationnel d'une étoile effondrée pouvait produire des rayons X ». Mais, dans l'hypothèse binaire X, qu'un couple puisse survivre à l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un...) en supernova de l'une des composantes était néanmoins surprenant, et ne fut expliqué par l'effet d'un transfert de masse préalable qu'au début des années 70. On estime maintenant que Scorpius X-1 est une binaire X de faible masse (0,42 masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les...) pour l'étoile), orbitant une étoile à neutrons (1,4 masse solaire) avec une période de 18,9 heures (L'heure est une unité de mesure  :) (Steegs & Casares 2002).

Les vols de fusées Aerobee suivants allaient permettre d'augmenter peu à peu le nombre de sources X connues, en particulier Cygnus X-1 (En astronomie, Cygnus X-1 est une binaire X à forte masse et fut le premier candidat trou noir...) (Bowyer et al. 1965), une binaire X distante de 2,5 kpc. Elle est maintenant connue comme formée de la supergéante O9.7 Iab HDE 226868 d'environ 20 masses solaires orbitant un objet compact avec une période de 5,6 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), sans doute un trou noir puisque sa masse semble se trouver autour de 10 masses solaires (Herrero et al. 1995).

Les connaissances allaient encore pouvoir progresser avec l'avènement de l'ère des satellites X, offrant une plus longue durée d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...), une plus large couverture spectrale, différents instruments et une meilleure résolution angulaire. Herculis X-1 est une binaire X, détectée avec le premier satellite (Satellite peut faire référence à :) dédié à l'astronomie X, Uhuru, en 1971. Elle est constituée d'une étoile à neutron en rotation avec une période de 1,24 s orbitant un compagnon stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) avec une période de 1,7 jours. La présence d'éclipses prouva alors de manière indubitable le caractère binaire de cet objet.

Plusieurs autres satellites ont ensuite été lancés (par ex. ROSAT, XMM-Newton (XMM-Newton est un satellite artificiel d'observation des rayons X.), Chandra) : on connaît maintenant environ 175 binaires X, dont des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) complémentaires sont acquises au sol. Les binaires X sont un sujet de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) très actif : véritables laboratoires de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) de hautes énergies, elles révèlent le comportement dans des conditions physiques extrêmes (matière dégénérée, très forts champs magnétiques, comportement relativiste) de couples stellaires serrés.