MAXI J1348-630 : Des infos sur le phénomène de reflare

MAXI J1348-630 est un système de trous noirs binaire qui a été étudié grâce à des observations de divers télescopes spatiaux. Ce système montre des motifs intéressants dans sa luminosité et son Spectre quand il subit des éruptions. Un de ces événements s'appelle un "reflare", qui est un pic de luminosité plus petit qui arrive après une grosse éruption. En regardant les changements spectraux et temporels pendant le reflare, on peut en apprendre plus sur la façon dont les trous noirs interagissent avec leur environnement.

#Qu'est-ce qu'un Binaire de Trou Noir ?

Un système binaire de trous noirs consiste en un trou noir ou une étoile à neutrons et une étoile normale. Le trou noir attire de la matière de son étoile compagne. Ce processus génère des Rayons X, que l'on peut détecter avec des télescopes. Les Binaires de trous noirs sont classés selon la masse de leurs étoiles compagnes. Les binaires de rayons X de haute masse (HMXBs) ont des étoiles massives, tandis que les binaires de rayons X de basse masse (LMXBs) ont des étoiles compagnes moins massives. La manière dont la matière est attirée varie entre ces deux types.

#Le Cycle de Vie de MAXI J1348-630

Les binaires de trous noirs peuvent passer beaucoup de temps dans un état faible, mais ils peuvent soudainement s’intensifier et devenir beaucoup plus brillants. Ces éruptions peuvent durer de quelques jours à plusieurs mois. MAXI J1348-630 a été identifié pour la première fois comme un candidat trou noir pendant une de ces éruptions en janvier 2019, et il a montré un reflare remarquable plus tard.

Pendant tout le cycle de l'éruption, la luminosité et le spectre des rayons X émis changent de manière bien définie. Ces changements peuvent être regroupés en plusieurs états :

1. État Dur (HS) : Le système émet surtout des rayons X durs. Le spectre est dominé par une composante de loi de puissance dure.
2. État Intermédiaire (IMS) : La luminosité change, menant à un mélange de rayons X durs et plus doux.
3. État Doux (SS) : Le spectre est plus doux, montrant plus d'émission thermique de Disque d'accrétion.

#Le Phénomène de Reflare

Après une éruption principale, les trous noirs peuvent parfois avoir des événements de reflare. Ce sont de petites augmentations de luminosité qui peuvent être une à deux ordres de grandeur plus faibles que la luminosité de pointe de l'éruption principale. MAXI J1348-630 a montré un tel reflare après son éruption principale, et ça a duré presque deux mois.

Pendant ce reflare, la luminosité des rayons X et le spectre ont révélé des caractéristiques importantes. Le flux a augmenté rapidement puis a diminué lentement, similaire à d'autres systèmes de trous noirs. Les observations ont indiqué un adoucissement du spectre pendant cette période.

#Observations de NICER et Insight-HXMT

Le Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) et le Hard X-ray Modulation Telescope (Insight-HXMT) jouent un rôle essentiel dans l'étude de MAXI J1348-630. NICER fournit des mesures précises des rayons X de basse énergie, tandis qu'Insight-HXMT couvre une gamme plus large de rayons X de haute énergie. En combinant les données des deux instruments, les chercheurs peuvent mieux comprendre le comportement du système pendant le reflare.

Au cours des observations, les données ont montré que lorsque la luminosité de MAXI J1348-630 augmentait, le rayon intérieur du disque d'accrétion semblait rester stable à des niveaux de luminosité plus faibles. Cependant, lorsque la luminosité a dépassé un certain point, le rayon intérieur a commencé à se déplacer vers l'intérieur.

#La Courbe de Lumière du Reflare

En examinant la courbe de lumière de MAXI J1348-630, un motif clair peut être observé. Après l'éruption principale, le système a passé environ 20 jours dans un état calme avant que le reflare ne commence. Pendant le reflare, la courbe de lumière a montré des hausses rapides et des baisses plus lentes de luminosité. Ce comportement est typique pour les trous noirs vivant des événements similaires.

#Changements dans les Caractéristiques Spectrales

Le spectre des rayons X émis pendant le reflare a aussi changé. Au début, l'émission était plus dure, indiquant des processus à haute énergie. Au fur et à mesure que le reflare progressait, le spectre s'est adouci, suggérant qu'une plus grande émission thermique se produisait. Cet adoucissement est cohérent avec le comportement attendu dans les systèmes de trous noirs pendant les événements de reflare.

#Le Rôle du Disque d'Accrétion

Le disque d'accrétion joue un rôle significatif dans la dynamique des binaires de trous noirs. Alors que la matière de l'étoile compagne s'enroule vers le trou noir, le disque chauffe et émet des rayons X. Les observations ont indiqué que pendant le reflare, le disque pourrait ne pas répondre immédiatement aux changements dans le taux d'accrétion. Au lieu de cela, le rayon intérieur du disque est resté relativement stable jusqu'à ce qu'un certain niveau de luminosité soit atteint, après quoi il a commencé à se contracter.

#Analyse Temporelle du Reflare

Analyser le timing des émissions de rayons X offre des aperçus sur les processus se produisant à proximité du trou noir. Le Power Density Spectrum (PDS) a été utilisé pour étudier les variations de luminosité dans le temps. Il a révélé comment le timing des signaux a changé tout au long du reflare, fournissant des informations sur la stabilité et l'évolution des émissions de rayons X.

Pendant le reflare, les fréquences des oscillations quasi-périodiques (QPOs) ont été suivies. Ces oscillations sont importantes car elles peuvent indiquer la dynamique du disque d'accrétion. La fréquence des QPOs variait dans le temps, indiquant des changements dans le comportement du système.

#Conclusion

Les observations de MAXI J1348-630 pendant son reflare fournissent des informations précieuses sur les interactions entre le trou noir et son disque d'accrétion. Les changements de luminosité et de spectre révèlent une interaction complexe de processus se produisant à proximité du trou noir.

Les résultats confirment qu'il y a un niveau de luminosité spécifique qui influence le comportement du disque d'accrétion. En dessous de cette luminosité, le rayon intérieur reste stable et éloigné du trou noir. Une fois que ce seuil est franchi, le rayon intérieur commence à se déplacer plus près du trou noir à mesure que le taux d'accrétion augmente.

Des observations futures avec des télescopes avancés aideront à clarifier davantage ces dynamiques et à améliorer notre compréhension des systèmes de trous noirs, surtout pendant des événements significatifs comme les reflaires.