Nouvelles révélations des éclats X de Swift J1749.4-2807

Les éruptions de rayons X sont des augmentations soudaines de lumière X venant d'un type spécifique de système stellaire connu sous le nom de binaires X à basse masse (LMXBs). Dans ces systèmes, une étoile à neutrons ou un trou noir attire du matériel provenant d'une étoile compagne. Ce matériel génère plein de rayons X en tombant sur l'étoile à neutrons ou le trou noir.

Quand le matériel à la surface d'une étoile à neutrons devient super dense, ça peut déclencher une explosion thermonucléaire appelée éruption de rayons X de type I. Ce type d'éruption dure généralement quelques secondes et se caractérise par une montée rapide de luminosité suivie d'une baisse plus lente. C'est important pour comprendre la physique des étoiles à neutrons, les processus d'accrétion et le comportement de la matière sous des conditions extrêmes.

#Swift J1749.4-2807 : Une étoile à neutrons unique

Parmi les sources connues d'éruptions de rayons X, Swift J1749.4-2807 se démarque. C'est la seule pulsar X milliseconde à accrétion en éclipse connue. Ça veut dire que, en orbite autour de son étoile compagne, elle bloque parfois notre vue de ses émissions de rayons X, ce qui peut donner des infos précieuses sur ses propriétés physiques.

Pendant une période d'observation en 2021, sept éruptions de rayons X de type I ont été détectées depuis Swift J1749.4-2807. Chacune de ces éruptions a des caractéristiques uniques qui aident les chercheurs à comprendre la composition du matériel enflammé et les processus physiques sur la surface de l'étoile à neutrons.

#Caractéristiques des éruptions observées

Les six premières éruptions observées durant l'éruption de 2021 ont montré des montées lentes et des décadences longues, ce qui indique souvent que ces éruptions ont une composition mixte d'hydrogène et d'hélium. En revanche, la septième éruption a eu une montée et une décadence rapides, suggérant qu'elle était plus riche en hélium.

En plus d'étudier la luminosité de ces éruptions, les scientifiques ont examiné le spectre de la lumière X. Ils ont observé des changements de température, avec une montée de la température pendant la montée de l'éruption et une diminution quand l'éruption s'est estompée. Ce comportement est typique des éruptions de rayons X et donne des infos cruciales sur les conditions à la surface de l'étoile à neutrons.

#Interaction éruption-disque

Une découverte intéressante de l'analyse de ces éruptions était liée à la quantité d'Absorption qui se produisait pendant celles-ci. L'absorption fait référence au processus où la radiation est retirée de la lumière qui nous atteint à cause de la matière sur la ligne de vue. Pendant les éruptions observées, les valeurs d'absorption étaient presque doubles par rapport à celles mesurées avant les éruptions. Ce changement suggère que les éruptions interagissaient avec le disque d'accrétion environnant, le faisant gonfler et changer de structure. L'inclinaison élevée de Swift J1749.4-2807 a sûrement permis aux chercheurs d'observer cet effet plus clairement.

#Détection des oscillations d'éruption

Pour la première fois, un signal a été détecté pendant l'une des éruptions de rayons X qui correspondait à la fréquence de rotation connue de l'étoile à neutrons, qui est de 517.92 Hz. La détection de ces oscillations dans la lumière de l'éruption fournit une compréhension plus approfondie des processus physiques en jeu durant une éruption de rayons X.

#Phénomène d'émission pré-éruption

Avant chaque éruption, les chercheurs ont remarqué une augmentation du taux de comptage des émissions de rayons X, les amenant à appeler ce phénomène "émission pré-éruption". Cette émission accrue se produisait systématiquement avant la plupart des éruptions observées, indiquant un lien avec le processus d'ignition de l'éruption. En théorie, cela pourrait être lié à des réactions ou des processus se produisant à la surface de l'étoile à neutrons juste avant l'explosion d'une éruption de rayons X.

Bien que la nature exacte de cette émission pré-éruption soit encore en discussion, cela pourrait potentiellement être lié à des processus similaires aux oscillations à basse fréquence observées dans d'autres phénomènes astrophysiques.

#Analyse des spectres des éruptions

L'analyse des éruptions a révélé que la température du corps noir-la température de la surface rayonnante-augmente lorsque l'éruption commence. Cela correspond au comportement attendu lors de tels événements, où l'éruption représente un état d'énergie élevée de la matière à la surface de l'étoile à neutrons.

Les caractéristiques spectrales des éruptions de rayons X montrent qu'elles avaient des compositions différentes. La plupart des six premières éruptions semblaient riches en hydrogène, tandis que la septième éruption indiquait une composition riche en hélium, probablement due aux changements rapides d'énergie et de conditions pendant l'éruption.

#Résumé des découvertes

Pour résumer, l'étude des éruptions de rayons X de Swift J1749.4-2807 pendant l'éruption de 2021 a fourni de nouvelles perspectives sur la nature de ces événements fascinants. La détection des oscillations d'éruption, l'émission pré-éruption inhabituelle et les changements dans les valeurs d'absorption mettent en évidence les interactions complexes entre l'étoile à neutrons et le matériel environnant.

Les éruptions observées représentent aussi une opportunité d'apprendre sur les conditions dans lesquelles ces réactions nucléaires se produisent, pouvant mener à une meilleure compréhension de la matière sous des pressions et des températures extrêmes.

#Directions de recherche futures

En avançant, d'autres études sont nécessaires pour explorer les implications des découvertes. Comprendre comment des étoiles à neutrons comme Swift J1749.4-2807 se comportent pendant des éruptions va enrichir notre connaissance générale de l'évolution stellaire et de l'astrophysique des hautes énergies.

Des efforts pour affiner les mesures des émissions de rayons X, ainsi que des techniques de modélisation avancées, continueront à améliorer notre compréhension. De plus, comparer les comportements de diverses étoiles à neutrons fournira une image plus complète de la diversité présente dans ces résidus stellaires exotiques.

#Conclusion

Les éruptions de rayons X sont un domaine clé de recherche en astrophysique, offrant des aperçus sur la nature de la matière sous des conditions extrêmes et la dynamique des étoiles à neutrons. Les découvertes concernant Swift J1749.4-2807 font partie d'un corpus croissant de connaissances qui peuvent nous aider à comprendre comment ces phénomènes cosmiques fonctionnent et leur signification dans l'univers.

L'étude des éruptions de rayons X continue de défier notre compréhension et repousse les limites de ce que nous savons sur l'univers et les lois fondamentales de la physique qui le régissent. Avec l'observation et l'analyse continues, de futures découvertes pourraient percer d'autres mystères et offrir de nouvelles perspectives sur ces événements célestes captivants.