La polarimétrie des rayons X révèle des infos sur l'étoile à neutrons 4U 1820 303

La polarimétrie X est une technique utilisée pour mesurer la direction des ondes lumineuses émises par des sources de rayons X dans l'espace. Ça aide les scientifiques à apprendre sur les conditions physiques et les processus qui se passent dans ces environnements extrêmes.

L'étoile à neutrons 4U 1820 303 est une cible intéressante pour ce genre d'étude. Une étoile à neutrons, c'est un reste très dense d'une étoile massive qui a explosé en supernova. Cette étoile fait partie d'un système binaire X à faible masse, où elle absorbe de la matière d'une étoile compagne. Ce processus émet des rayons X qui peuvent être étudiés pour comprendre le comportement de la matière sous une gravité extrême.

#Aperçu de 4U 1820 303

4U 1820 303 se trouve dans un amas globulaire, qui est un groupe dense d'anciennes étoiles. Elle est classée comme un binaire ultra-compact parce qu'elle a une période orbitale très courte de seulement 685 secondes. Ça veut dire que l'étoile à neutrons et sa compagne, une naine blanche en hélium, sont très proches l'une de l'autre.

La luminosité de 4U 1820 303 varie dans le temps, notamment sur une période superorbitale plus longue d’environ 170 jours. Cette variabilité est liée aux changements dans la quantité de matière qu’elle absorbe de son étoile compagne.

#L'Importance de la Polarimétrie X dans les Observations

La capacité à détecter la Polarisation des rayons X est significative car elle peut fournir des infos sur l'orientation et la structure des régions d'émission autour de l'étoile à neutrons. C'est important pour comprendre les processus impliqués dans l'accumulation de matière sur l'étoile à neutrons et l'émission des rayons X.

Des mesures récentes ont montré que 4U 1820 303 présente une polarisation significative dans ses émissions de rayons X. Les observations ont été réalisées avec un satellite spécialisé en polarimétrie X. Pendant ces observations, l'étoile a montré une polarisation qui augmentait avec l'énergie des rayons X.

#Techniques de Mesure

Pour mesurer la polarisation, les scientifiques utilisent des instruments capables de détecter l'intensité et la direction des ondes lumineuses des rayons X. L'Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) est un de ces instruments qui a été utilisé pour observer 4U 1820 303.

L'IXPE mesure l'état de polarisation des rayons X émis par des sources astronomiques. La précision de ces mesures est essentielle pour que les scientifiques puissent tirer des conclusions fiables sur les conditions physiques des régions d'émission.

Avec les observations en rayons X, des télescopes radio ont également été utilisés pour mesurer d'éventuelles émissions radio provenant de 4U 1820 303. Cette approche multi-longueurs d'onde permet aux scientifiques de rassembler une image plus complète de la source.

#Les Résultats

Les résultats des récentes observations de 4U 1820 303 indiquent que l'étoile à neutrons connaît une forte polarisation dans ses émissions de rayons X, particulièrement dans la bande d'énergie plus élevée (entre 7-8 keV). Le degré de polarisation a atteint environ 10%, ce qui est significatif pour de telles sources.

De plus, l'angle de polarisation, qui indique l'orientation de la lumière émise, a montré un changement notable entre différentes plages d'énergie. Cela suggère une structure complexe et un comportement du disque d'Accrétion autour de l'étoile à neutrons.

Les résultats supportent aussi l'idée que le disque d'accrétion est aligné de manière à ce que la direction de polarisation soit orthogonale à l'émission de rayons X durs, indiquant différentes régions d'émission dans les alentours de l'étoile.

#Analyse spectrale

L'analyse spectrale de 4U 1820 303 a impliqué l'étude de la distribution d'énergie des émissions de rayons X. L'étoile à neutrons a montré un spectre composé d'une composante plus douce et d'une plus dure.

La composante plus douce est considérée comme provenant de la surface de l'étoile à neutrons ou de son disque d'accrétion, tandis que la composante plus dure est liée aux processus énergétiques qui se produisent dans la couche d'accrétion où la matière entre en spirale.

On a noté la présence d'une ligne d'émission de fer autour de 6,5 keV, ce qui est typique dans de nombreuses sources de rayons X et suggère une réflexion des rayons X sur une région plus froide à proximité.

#Le Rôle de l'Accrétion

L'accrétion est le processus par lequel un objet attire de la matière d'un autre, dans ce cas, l'étoile à neutrons tire du gaz et d'autres matières de sa compagne. Ce processus est fondamental dans l'étude des rayons X binaires et est responsable des émissions brillantes de rayons X.

Dans le cas de 4U 1820 303, la nature de l'accrétion – y compris l'influence de la géométrie du disque d'accrétion et l'interaction de la matière entrante – joue un rôle crucial dans les émissions et la polarisation observées.

Les scientifiques pensent que le comportement de la matière en accrétion, comme sa température et sa densité, peut avoir un impact significatif sur le type et le degré de polarisation observés.

#Observations Radio

En plus des observations en rayons X, les émissions radio de 4U 1820 303 ont également été surveillées. Ces observations visaient à savoir si un jet radio, souvent associé aux systèmes binaires, était présent.

Bien qu'on ait détecté des émissions radio, aucune polarisation linéaire significative n'a été trouvée, ce qui suggère que si un jet était présent, il pourrait ne pas contribuer aux émissions radio observées.

#Implications Plus Larges

L'étude de 4U 1820 303 non seulement améliore notre compréhension des Étoiles à neutrons individuelles mais contribue aussi à une connaissance plus large des processus d'accrétion et du comportement de la matière dans des environnements extrêmes.

Les observations réalisées avec l'IXPE offrent une nouvelle voie pour les chercheurs afin d'étudier et de quantifier les émissions de rayons X et leur polarisation, ce qui peut mener à des aperçus plus profonds sur la nature des objets compacts et de leur environnement.

#Directions de Recherche Futures

Au fur et à mesure que davantage d'observations sont réalisées, les scientifiques espèrent obtenir une compréhension encore plus claire des processus physiques en jeu dans des systèmes comme 4U 1820 303.

En particulier, une surveillance continue pendant différentes phases de sa période orbitale pourrait aider à révéler comment la polarisation et les caractéristiques spectrales varient.

De telles découvertes seront cruciales pour développer des modèles décrivant le comportement des étoiles à neutrons et de leurs disques d'accrétion, ouvrant la voie à de futures découvertes dans le domaine de l'astrophysique.

#Conclusion

La détection de la polarisation des rayons X de l'étoile à neutrons 4U 1820 303 marque une étape importante pour comprendre les interactions complexes à l'œuvre dans les binaires X à faible masse. En utilisant des instruments et des techniques sophistiqués, les chercheurs peuvent explorer les conditions de ces environnements extrêmes, contribuant à des connaissances précieuses dans le domaine de l'astrophysique.

Avec les études en cours et les avancées technologiques, l'exploration de la polarimétrie en astronomie X présente une frontière passionnante. Les aperçus obtenus amélioreront notre compréhension de l'univers et des processus fondamentaux qui animent la dynamique des objets célestes.