Crédit d'image: Chandra
Les astronomes utilisant le Australia Telescope Compact Array ont trouvé une étoile à neutrons à rotation rapide qui crache des jets de matière à presque la vitesse de la lumière. Des jets comme celui-ci n'ont été vus que précédemment sortant de trous noirs, et cette découverte remet en question la théorie selon laquelle seul l'environnement autour d'un trou noir peut être si énergique. Les astronomes ont étudié Circinus X-1, un objet situé à environ 20 000 années-lumière, qui est une source lumineuse de rayons X. Ils savent que c'est une étoile à neutrons, mais elle a aussi ces caractéristiques inhabituelles.
Des scientifiques utilisant Australia TelescopeCompact Array du CSIRO, un télescope de radio-synthèse en Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, ont vu une étoile à neutrons cracher un jet de matière à une vitesse très proche de la vitesse de la lumière. C'est la première fois qu'un jet aussi rapide est vu depuis autre chose qu'un trou noir.
La découverte, rapportée dans le numéro de cette semaine de Nature, remet en question l’idée que seuls les trous noirs peuvent créer les conditions nécessaires pour accélérer les jets de particules à des vitesses extrêmes.
«La fabrication de jets est un processus cosmique fondamental, mais qui n'est pas encore bien compris même après des décennies de travail», explique le chef d'équipe, le Dr Rob Fender de l'Université d'Amsterdam.
"Ce que nous avons vu devrait nous aider à comprendre combien d’objets plus gros, tels que des trous noirs massifs, peuvent produire des jets que nous pouvons voir à mi-chemin à travers l’Univers."
Les scientifiques, des Pays-Bas, du Royaume-Uni et d'Australie, ont étudié Circinus X-1, une source lumineuse et variable de rayons X cosmiques, sur une période de trois ans.
Circinus X-1 se trouve à l'intérieur de notre Galaxie, à environ 20 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation Circinus près de la Croix du Sud.
Il se compose de deux étoiles: une étoile «régulière», probablement environ 3 à 5 fois la masse de notre Soleil, et un petit compagnon compact.
"Nous savons que le compagnon est une étoile à neutrons du type de sursauts de rayons X qu'il a été vu émettre", a déclaré le membre de l'équipe, le Dr Helen Johnston de l'Université de Sydney.
«Ces rafales de rayons X sont le signe d'une étoile qui a une surface. Un trou noir n'a pas de surface. Le compagnon doit donc être une étoile à neutrons. »
Une étoile à neutrons est une boule de matière compressée et très dense formée lorsqu'une étoile géante explose après la fin de son combustible nucléaire. Dans la hiérarchie des objets extrêmes de l'Univers, il n'est qu'à un pas d'un trou noir.
Les deux étoiles de Circinus X-1 interagissent, la gravité de l'étoile à neutrons entraînant la matière de la plus grande étoile sur la surface de l'étoile à neutrons.
Ce processus «d'accrétion» génère des rayons X. La force de l'émission de rayons X varie avec le temps, montrant que les deux étoiles de Circinus X-1 se déplacent l'une sur l'autre sur une orbite très allongée avec une période de 17 jours.
«À leur point d'approche le plus proche, les deux étoiles se touchent presque», explique le Dr Johnston.
Depuis les années 1970, les astronomes savent que Circinus X-1 produit des ondes radio ainsi que des rayons X. Une grande «nébuleuse» d’émissions radioélectriques se trouve autour de la source de rayons X. Dans la nébuleuse se trouve le nouveau jet de matériel radio-émetteur.
On pense que les jets émergent non pas des trous noirs eux-mêmes, mais de leur «disque d'accrétion» - la ceinture d'étoiles et de gaz démembrés qu'un trou noir entraîne vers lui.
Dans Circinus X-1, il est probable que le disque d'accrétion varie avec le cycle de 17 jours, étant le plus intense lorsque les étoiles sont à leur point le plus proche sur l'orbite.
Le jet de Circinus X-1 se déplace à 99,8% de la vitesse de la lumière. Il s'agit du flux sortant le plus rapide de tous les objets de notre galaxie, et correspond à celui des jets les plus rapides tirés hors d'autres galaxies complètes. Dans ces galaxies, les jets proviennent de trous noirs supermassifs, des millions ou des milliards de fois la masse du Soleil, qui se trouvent au centre des galaxies.
Quel que soit le processus qui accélère les jets à une vitesse proche de celle de la lumière, il ne dépend pas des propriétés spéciales d'un trou noir.
«Le processus clé doit être commun aux trous noirs et aux étoiles à neutrons, comme le flux d'accrétion», explique le Dr Kinwah Wu de l'Unversity College de Londres, au Royaume-Uni.
Source d'origine: Communiqué de presse du CSIRO
