Signal d’alerte avant l’éjection de matière d’un trou noir

Deux ans de surveillance d’un trou noir galactique (21 décembre 2007)

Deux années de surveillance en ondes radio et rayons X et gamma ont permis de comprendre l’origine de la matière sporadiquement éjectée par un trou noir de la Galaxie. En étudiant le microquasar GRS1915+105, un trou noir avalant la matière de son étoile compagnon, une équipe de chercheurs dirigée par Jérôme Rodriguez du Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA a montré que le gaz chaud enveloppant le trou noir, et non le disque qui le ceinture, était la source des éruptions observées. Ces travaux font l’objet de deux articles à paraître dans la revue The Astrophysical Journal.

Un microquasar dans tous ses états

Grâce aux données recueillies en rayons X et gamma par l’observatoire de l’Agence spatiale européenne (ESA) INTEGRAL et le satellite de la NASA RXTE et en radio par le télescope Ryle, les scientifiques sont parvenus à décrire les différentes étapes qui conduisent à l’éjection de matière dans le microquasar GRS1915+105. Les mesures indiquent que ces éruptions sont toujours précédées d’un signal déclencheur observé à haute énergie. Les chercheurs interprètent ce phénomène d’éjection comme la libération au voisinage du trou noir de la « couronne », un gaz chaud plus tenu que le disque qui ceinture le trou noir. Cette couronne est alors propulsée dans le milieu environnant.

Vue d’artiste d’un microquasar, un système binaire constitué d’un trou noir avalant la matière de son étoile compagnon. Dans le cas de GRS1915+105, la masse de l’objet dense est de 14 masses solaires, celle de l’étoile légèrement inférieure à une masse solaire. La matière arrachée de l’étoile compagnon tombe dans le trou noir dans un mouvement en spirales. Un disque se forme autour de l’astre dense et des jets de matière apparaissent.

Un trou noir vorace

Grâce à la dizaine d’éruptions détectée en un seul jour, les scientifiques ont également découvert une forte relation entre l’intensité du signal radio et la durée de l’accalmie en rayons X qui précède l’éjection. Selon les chercheurs, le trou noir se nourrit durant cette période de la substance de l’étoile compagnon et emmagasine de l’énergie. La puissance du signal radio observé, signature de l’éjection de matière, est ainsi directement couplée à la quantité d’énergie stockée durant cette phase.

Ce graphique montre l’évolution de l’intensité du signal à différentes longueurs d’onde lors d’une phase d’éjection de matière. Une période calme (époques situées entre I et II) est suivie d’une brutale variation de la luminosité en rayons X et gamma (courbes rouge et verte). L’émission en onde radio (points bleus) s’accroit alors soudainement. Dans le scénario proposé par les chercheurs, le disque (bande rouge) qui ceinture le trou noir se rapproche, la couronne (en vert pale) est compressée puis des blobs de matière (en bleu) sont éjectés, dans certains cas à des vitesses proches de celle de la lumière. (crédit illustration CEA/SAp).

Contact : Jérôme Rodriguez

Publications :

« Two years of INTEGRAL monitoring of GRS 1915+105 Part 1: multiwavelength coverage with INTEGRAL, RXTE, and the Ryle radio Telescope The initial »
J. Rodriguez, D.C. Hannikainen, S.E. Shaw, G. Pooley, S. Corbel, M. Tagger, I.F. Mirabel, T. Belloni, C. Cabanac, M. Cadolle Bel, J. Chenevez, P. Kretschmar, H.J. Lehto, A. Paizis, P. Varniere, O. Vilhu
A paraître dans la revue The Astrophysical Journal, mars 2008
pour une version électronique (voir arxiv:0712.0456 et fichier PDF- 2.7 Mo)

« Two Years of INTEGRAL monitoring of GRS 1915+105 Part 2: X-Ray Spectro-Temporal Analysis »
J. Rodriguez, S. E. Shaw, D. C. Hannikainen, T. Belloni, S. Corbel, M. Cadolle Bel, J. Chenevez, L. Prat, P. Kretschmar, H. J. Lehto, I. F. Mirabel, A. Paizis, G. Pooley, M. Tagger, P. Varniere, C. Cabanac, and O. Vilhu
A paraître dans la revue The Astrophysical Journal, mars 2008
pour une version électronique (voir arxiv:0712.0455 et fichier PDF- 1.1 Mo)

Voir aussi

– Actualités sur les microquasars parues sur le site du Service d’Astrophysique

Rédaction: J. Rodriguez, C. Gouiffès, J.M. Bonnet-Bidaud