Ces objets sont 100 fois plus lumineux qu'ils ne devraient l'être. Les observations du télescope à rayons X NuSTAR de l'agence soutiennent une réponse potentielle à cette énigme. Environ 10 millions de fois plus d'énergie que le Soleil est produite par des phénomènes cosmiques inhabituels appelés sources de rayons X ultra-brillants. En fait, ils semblent dépasser la limite d'Eddington, une contrainte physique sur la légèreté d'une substance en fonction de sa masse. C'est parce qu'ils sont très brillants. Le fait que les sources de rayons X ultra-lumineux (ULX) dépassent régulièrement cette limite de 100 à 500 fois surprend les scientifiques.
Dans un nouvel article publié dans The Astrophysical Journal, les chercheurs décrivent une mesure ULX unique en son genre réalisée avec le Nuclear Spectroscopic Telescope Array de la NASA. (NuSTAR). La découverte montre que ces émetteurs de lumière ont en effet dépassé la limite d'Eddington et sont aussi brillants qu'ils le paraissent. On a émis l'hypothèse que ce sont ses champs magnétiques intenses qui ont causé la luminosité record de l'ULX. Cependant, les scientifiques ne peuvent utiliser que des observations pour tester cette théorie : les champs magnétiques d'ULX sont impossibles à reproduire dans un laboratoire et pourraient être un milliard de fois plus puissants que les aimants les plus puissants jamais créés sur Terre.
Interaction des photons et atteinte de la limite d'Eddington
Les photons qui composent les particules de lumière repoussent légèrement tout ce avec quoi ils entrent en contact. Si un objet cosmique tel que l'ULX émet suffisamment de lumière par mètre carré, la gravité de l'objet peut être surmontée par la poussée vers l'extérieur des photons. Lorsque cela se produit, un objet a atteint la limite d'Eddington, et tout gaz ou autre matériau tombant vers lui à ce stade doit être repoussé par la lumière de l'objet.
Cette transition, où la lumière surmonte la gravité, est importante car la luminosité d'un ULX est causée par la matière qui tombe dessus. C'est une caractéristique des trous noirs que les scientifiques observent couramment : lorsqu'une forte gravité attire les gaz et la poussière parasites, ces éléments peuvent chauffer et émettre de la lumière. Les scientifiques supposaient autrefois que les ULX étaient des trous noirs autour de trésors de gaz incandescent. Mais les mesures NuSTAR effectuées en 2014 ont montré que l'ULX, connu sous le nom de M82 X-2, est en fait un objet moins massif, une étoile à neutrons. Semblables aux trous noirs, les étoiles à neutrons apparaissent lorsque les étoiles meurent et s'effondrent et contiennent plus de masse que notre Soleil dans une ville de taille moyenne mais dans une zone plus vaste.
De plus, en raison de l'extraordinaire densité de l'étoile à neutrons, sa surface est soumise à une gravité environ 100 XNUMX milliards de fois plus forte que celle de la Terre. Le gaz et d'autres matières attirés par une telle gravité accélèrent à des millions de kilomètres par heure, libérant de grandes quantités d'énergie lorsqu'ils frappent la surface de l'étoile à neutrons. (Une guimauve lâchée à la surface d'une étoile à neutrons la frappera avec l'énergie de milliers de bombes à hydrogène.) La lumière à rayons X à haute énergie que NuSTAR est capable de détecter en est le résultat.
Les recherches les plus récentes se sont concentrées sur l'ULX au centre de la découverte de 2014, constatant que M82 X-2 vole environ 9 milliards de milliards de tonnes de matériaux par an, soit environ 1,5 fois la masse de la Terre, à une étoile proche. Les scientifiques peuvent prédire la luminosité de l'ULX en fonction de la quantité de matière interagissant avec la surface de l'étoile à neutrons, et leurs calculs correspondent à d'autres mesures indépendantes de la luminosité de l'ULX. La recherche a prouvé que le M82 X-2 est plus grand que la limite d'Eddington.
Une théorie persistante qui pourrait expliquer la luminosité apparente de ces objets sans que les ULX aient à dépasser la limite d'Eddington pourrait être réfutée si les scientifiques peuvent confirmer la luminosité de plus d'ULX. Cette théorie suppose que les vents forts forment un cône creux autour de la source lumineuse, concentrant la majeure partie de l'émission dans une seule direction. Il est basé sur des études sur d'autres objets cosmiques. Lorsqu'il est pointé directement vers la Terre, le cône peut créer une illusion d'optique qui semble être plus brillante que la limite de luminosité de l'ULX.
Même si c'est le cas pour certains ULX, une théorie différente soutenue par la nouvelle étude suggère que des champs magnétiques puissants plient des atomes à peu près sphériques en de longues formes filandreuses, réduisant la capacité des photons à repousser les atomes, augmentant finalement la luminosité maximale possible d'un objet.
"Ces observations nous ont permis de voir les effets de ces champs magnétiques incroyablement puissants que nous ne pourrions jamais reproduire sur Terre avec la technologie actuelle", a déclaré Matteo Bachetti, astrophysicien à l'Observatoire de Cagliari de l'Institut national d'astrophysique en Italie et auteur principal de l'étude. . « C'est la beauté de l'astronomie. En observant le ciel, nous pouvons en apprendre davantage sur le fonctionnement du cosmos. D'autre part, nous ne pouvons pas concevoir des expériences qui donnent des résultats immédiats ; nous devrions plutôt attendre que le cosmos révèle ses mystères.
Source : jpl.nasa.gov/news
📩 07/04/2023 22:49