Clefs n°58 Automne 2009
Clefs n°58 Automne 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°58 de Automne 2009

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 168

  • Taille du fichier PDF : 7,3 Mo

  • Dans ce numéro : dans les secrets de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
< Pages précédentes
Pages : 28 - 29  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
28 29
28 L’astrophysique et l’exploration de l’Univers Vue d'artiste d'un système binaire de grande masse, composé d'une étoile à neutrons orbitant autour d'une étoile supergéante. L'étoile à neutrons accrète de la matière du vent stellaire, dense et inhomogène, éjecté par l'étoile supergéante. L'étude des astres de haute énergie permet non seulement d'accéder à la physique de la matière condensée mais aussi à celle des plasmas de très haute température. Ces objets sont idéaux pour mieux comprendre les phénomènes d'accrétionéjection et, dans certains cas, les vents stellaires d'étoiles massives. À CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 Astres de haute énergie : des sources de surprises Les « cadavres » d’étoiles, objets peu visibles et d’une extrême densité, peuvent devenir de puissantes sources de rayonnement s’ils sont associés à une étoile compagnon. Grâce aux nouveaux moyens d’observation, le bestiaire de ces astres de haute énergie n’en finit pas de s’enrichir. la fin de leur évolution, certaines étoiles se transforment en objets extrêmement compacts : naines blanches, étoiles à neutrons ou trous noirs stellaires. Ces trois types d’astres se distinguent par leur densité. Une naine blanche contient typiquement la masse du Soleil dans une sphère d’environ 6 000 km de rayon. Une étoile à neutrons confine une masse comparable dans une sphère de seulement 15 km de rayon. Enfin un trou noir de 10 masses solaires aurait un « rayon » de 30 km (correspondant à l’horizon des événements). Ces étoiles « mortes » n’émettent que peu de rayonnement lorsqu’elles sont isolées, ce qui les rend peu visibles ou même invisibles à nos yeux. En revanche, ces objets peuvent devenir extrêmement brillants s’ils sont l'une des composantes d'un système binaire, c’est-à-dire s’ils sont liés par gravité à une étoile compagnon dont ils attirent la matière. Un tel système s’appelle « variable cataclysmique » si l’objet compact est une naine blanche, ou « binaire X » dans le cas d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir. Cet article s’intéresse aux binairesX. De puissants émetteurs La chute de matière transforme une partie de l’énergie potentielle de gravitation en énergie rayonnée. Étant donné l’extrême densité de l’objet, la matière atteint des températures très élevées (environ 10 millions de degrés) et émet des rayonsX. D’où le nom de ces systèmes. Lorsque le compagnon est une étoile massive (de masse supérieure à une dizaine de fois celle du Soleil), il engendre un vent stellaire intense que l’objet compact intercepte et accrète directement. De tels objets brillent peu, et peuvent même être enfouis dans le vent stellaire. Si au contraire l’astre compagnon est moins massif que le Soleil, l’objet compact arrache de la matière à ses couches externes. En raison de la conservation du moment cinétique, cette matière en provenance d’une étoile en rotation dans un système binaire ne peut pas tomber directement sur l’objet compact. Un disque d’accrétion se forme donc : la matière parcourt une spirale, se rapprochant peu à peu de l’objet compact tout en s’échauffant… et en émettant un copieux S. Chaty/ESA
flot de rayonsX. De plus, une couronne d’électrons relativistes englobe l’objet central et émet des rayons X et gamma par effet Compton inverse (figure 1). Pour caractériser ces astres de haute énergie et leur environnement, les astronomes utilisent donc des télescopes à rayons X et gamma, comme XMM-Newton et INTEGRAL auxquels le CEA/Irfu a largement contribué (voir Voyage dans les lumières de l’Univers, p.90), mais aussi des détecteurs d’ondes radio et de rayonnements infrarouges/visibles. La découverte de microquasars Au-delà de l’image du trou noir accrétant de la matière d’une étoile compagnon, des astrophysiciens du CEA/Irfu ont montré dans les années 1990 que de tels objets pouvaient éjecter massivement du plasma sous forme de jets à des vitesses apparemment supérieures à celle de la lumière (figure 1). Ces astres furent appelés microquasars par analogie avec les quasars, noyaux actifs de galaxies contenant en leur centre un trou noir supermassif (d’une masse de l’ordre de quelques millions à quelques milliards de fois celle du Soleil). Cette découverte révolutionna les recherches dans ce domaine. En effet, il pourrait exister une universalité des mécanismes physiques entre ces deux populations de trous noirs. Or les manifestations physiques au sein des microquasars se déroulent sur des échelles de temps réduites (de la milliseconde à l’année). Cela permet enfin d’étudier, même indirectement, des phénomènes similaires à ceux se produisant au sein des noyaux actifs de galaxies… mais sur des durées tellement longues qu’elles sont inaccessibles à l'échelle humaine. Diverses propriétés du flot (ou courant) d’accrétion se firent alors jour, et il devint évident que le disque était fortement couplé aux jets relativistes par l’intermédiaire d’une couronne d’électrons chauds qui alimente ces derniers (figure 1). En outre, la présence de matière ionisée au sein du disque d’accrétion induit la formation de raies de matériaux comme le fer. Les effets gravitationnels dus à l’objet compact modifient le profil d’émission de la matière du disque en rotation. À l’avenir, grâce entre autres à XEUS (X-ray Evolving Universe Spectroscopy mission)/IXO (International X-ray Observatory), ces raies d’émission renseigneront les astronomes sur la vitesse de rotation des trous noirs, un de leurs trois paramètres fondamentaux avec la masse et la charge électrique. La découverte de diverses corrélations (flux dans différentes bandes d’énergie, fréquences d’oscillations quasi périodiques, caractéristiques spectrales, etc.) démontra de plus que ces jets de matière peuvent émettre dans les domaines X et gamma, soit bien au-delà de leur domaine classique de rayonnement en ondes radio. En quelques années, les jets relativistes se sont donc révélés comme de puissants émetteurs multi-longueurs d’onde. La découverte directe d’une émission de rayons X lors de leur interaction avec le milieu interstellaire le confirma (figure 2). Elle prouva en effet sans ambiguïté que ces jets contiennent des particules de très hautes énergies (> TeV). Une émission jusqu’aux rayons gamma est possible : des S. Corbel disque d’accrétion couronne jet point chaud courant d’accrétion observatoires tels que Fermi ou HESS pourraient alors les détecter (voir Voyage dans les lumières de l’Univers, p.90). Des quasars « intermédiaires » ? Un nouveau mystère est apparu ces dernières années. Les puissants observatoires actuels, comme XMM-Newton, ont détecté des sources très importantes de rayons X dans de nombreuses galaxies proches de la Voie lactée. Or ces objets semblent bien trop lumineux pour être assimilés à des systèmes binairesX. D’où l’idée qu’il pourrait s’agir de trous noirs d’une masse intermédiaire entre celle des microquasars et celle des noyaux actifs de galaxies, soit de quelques centaines à quelques milliers de fois celle du Soleil. Néanmoins, les théories actuelles expliquent difficilement la 12 février 2004 24 mars 2004 27 mars 2004 2 arcsec E N chauffage dû aux rayons X étoile compagnon Figure 1. Vue d’artiste d’un microquasar. La matière arrachée de l’étoile compagnon tombe dans le trou noir dans un mouvement en spirale. Un disque se forme autour de l’astre dense et des jets de matière apparaissent. Figure 2. Image de l’émission X autour du microquasar H 1743-322. De part et d’autre de la source centrale, on observe deux sources X mobiles dues à l’interaction de bulles de plasma relativiste avec le milieu interstellaire. CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 29 Rob Hynes



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :


Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 1Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 2-3Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 4-5Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 6-7Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 8-9Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 10-11Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 12-13Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 14-15Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 16-17Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 18-19Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 20-21Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 22-23Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 24-25Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 26-27Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 28-29Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 30-31Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 32-33Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 34-35Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 36-37Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 38-39Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 40-41Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 42-43Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 44-45Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 46-47Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 48-49Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 50-51Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 52-53Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 54-55Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 56-57Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 58-59Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 60-61Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 62-63Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 64-65Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 66-67Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 68-69Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 70-71Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 72-73Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 74-75Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 76-77Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 78-79Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 80-81Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 82-83Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 84-85Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 86-87Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 88-89Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 90-91Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 92-93Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 94-95Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 96-97Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 98-99Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 100-101Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 102-103Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 104-105Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 106-107Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 108-109Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 110-111Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 112-113Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 114-115Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 116-117Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 118-119Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 120-121Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 122-123Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 124-125Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 126-127Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 128-129Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 130-131Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 132-133Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 134-135Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 136-137Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 138-139Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 140-141Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 142-143Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 144-145Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 146-147Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 148-149Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 150-151Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 152-153Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 154-155Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 156-157Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 158-159Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 160-161Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 162-163Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 164-165Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 166-167Clefs numéro 58 Automne 2009 Page 168