Nouvelles découvertes sur le comportement des trous noirs grâce à IGR J17091-3624

Les binaires de Rayons X à trou noir (BHXRB) sont des systèmes où un trou noir attire de la matière d'une étoile compagne. Ces systèmes peuvent montrer des variations de luminosité et d'autres propriétés au fil du temps. Un comportement intéressant est la variabilité "Battement de cœur", où la luminosité des rayons X change de manière structurée, un peu comme un battement de cœur. Cette étude se concentre sur un trou noir spécifique, IGR J17091-3624, qui a montré ce type de variabilité lors d'une récente éruption en 2022.

#Observations et Données

Pendant l'éruption de mars 2022, les chercheurs ont utilisé deux outils importants, NICER et NuSTAR, pour observer IGR J17091-3624. NICER est un télescope situé sur la Station Spatiale Internationale qui capture des rayons X dans la plage douce, tandis que NuSTAR se concentre sur les rayons X de haute énergie. L'équipe a effectué des observations presque quotidiennes de fin mars à août 2022 et a identifié deux classes de variabilité "battement de cœur" dans les données.

#Classes de Variabilité

L'analyse a révélé deux types de motifs semblables à un "battement de cœur" pendant l'éruption. L'un d'eux, la Classe 5, avait déjà été observé lors d'une éruption précédente en 2011. Il montrait des pics aigus et de haute amplitude avec des temps variés entre eux. Le nouveau type, Classe 10, était caractérisé par des pics lisses et symétriques. Cette étude s'est principalement concentrée sur la variabilité de Classe 10.

#Analyse des Temps

Les chercheurs ont examiné le timing des émissions de rayons X pour mieux comprendre les motifs. Ils ont trouvé que les courbes de lumière de NICER et NuSTAR montraient une variabilité forte et structurée. Les temps spécifiques, ou temps de récurrence, des pics variaient considérablement, avec quelques petits pics supplémentaires se produisant en même temps que les plus grands.

Pour analyser cette variabilité, l'équipe a utilisé une méthode appelée Transformée de Hilbert-Huang (HHT). Cette technique a aidé à isoler la caractéristique unique de "battement de cœur" dans les données.

#Analyse Spectrale

L'analyse spectrale implique l'étude des niveaux d'énergie des rayons X pour obtenir des informations sur la source. Les chercheurs ont ajusté les données recueillies à divers modèles pour comprendre les processus d'émission en cours. Ils ont observé des variations notables dans les rayons X émis par IGR J17091-3624 pendant les pics, notamment en ce qui concerne la température du disque et le Flux du disque. L'étude a indiqué que le comportement du trou noir était principalement entraîné par les changements se produisant dans le Disque d'accrétion, où la matière tombe dans le trou noir.

#Résultats de l'Analyse

Les résultats ont montré une corrélation entre la température du disque et le flux pendant les cycles de pics. Cette corrélation différait des observations précédentes de variabilité "battement de cœur" dans d'autres systèmes, ce qui suggère que des processus physiques différents pourraient être en jeu.

Les chercheurs ont également noté une diminution des émissions de rayons X de haute énergie pendant les phases de pics, ce qui représentait une baisse significative d'environ 75 % par rapport aux phases de plus basse énergie. Cette chute était cohérente à travers plusieurs observations.

#Dynamique des Pics

Pendant les pics, la température du disque et le flux changeaient en synchronisation avec le taux de comptage des rayons X. Ce comportement indiquait que la variabilité semblable à un "battement de cœur" provenait principalement de l'instabilité du disque d'accrétion.

L'étude a mis en avant la relation entre les paramètres spectraux et le flux global. En évaluant les données d'une large gamme d'énergie, les chercheurs pouvaient identifier comment les émissions de rayons X variaient à travers différentes phases des pics.

#Comparaisons avec d'Autres Systèmes

IGR J17091-3624 et un autre trou noir, GRS 1915+105, sont uniques dans leur variabilité. Bien que les deux puissent montrer des pics structurés similaires, la nouvelle variabilité de Classe 10 montrait un plus grand degré de symétrie et d'uniformité. Les différences dans le comportement des pics entre ces systèmes laissent entendre que des processus sous-jacents variés pourraient être à l'œuvre.

#Discussion des Résultats

Les résultats de la recherche ont suggéré que la variabilité semblable à un "battement de cœur" est influencée par des instabilités de pression de radiations se produisant à des luminosités élevées. De telles instabilités dans le disque d'accrétion pourraient entraîner des changements significatifs dans les émissions observées.

L'étude souligne également certaines incohérences dans la modélisation spectrale, pointant vers divers facteurs affectant les émissions observées. Alors que les chercheurs continuaient d'analyser les contributions du disque et les composants non thermiques, ils ont montré que les variations dans le disque d'accrétion et la couronne, une couche externe de plasma chaud entourant le disque, étaient cruciales pour comprendre les changements de luminosité.

#Orientations Futures

Pour approfondir l'étude des phénomènes observés dans IGR J17091-3624, il sera essentiel d'examiner les connexions entre le disque d'accrétion et la couronne plus en détail. L'introduction de techniques d'observation avancées et de futures missions pourrait aider à clarifier ces relations.

#Conclusion

En résumé, cette analyse détaillée de la variabilité semblable à un "battement de cœur" d'IGR J17091-3624 pendant son éruption de 2022 a dévoilé des aperçus importants sur le comportement des binaires de rayons X à trous noirs. La découverte de la variabilité de Classe 10, avec ses caractéristiques uniques, enrichit la compréhension de la façon dont ces systèmes complexes fonctionnent. De futures études qui intègrent une gamme plus large d'observables et explorent plus en profondeur les propriétés physiques pourraient aboutir à de nouvelles percées dans la compréhension des trous noirs et de leurs interactions avec la matière environnante.