De puissants vents chauds vus soufflant d’une étoile à neutrons alors qu’elle déchire son compagnon

Les binaires à rayons X de faible masse (LMXB) sont des systèmes contenant une étoile à neutrons ou un trou noir. Ils sont alimentés par des matériaux extraits d’une étoile voisine, un processus connu sous le nom d’accrétion. La plupart de l’accrétion se produit lors d’éruptions violentes où les systèmes s’éclaircissent de façon spectaculaire. Dans le même temps, une partie de la matière qui tourbillonne est propulsée dans l’espace sous la forme de disques et de jets.

Les signes les plus courants de matière sortant d’objets astronomiques sont associés à du gaz “chaud”. Malgré cela, seuls des vents de gaz “chauds” ou “froids” ont été observés dans les binaires X transitoires, jusqu’à présent.

Dans cette nouvelle étude, une équipe de chercheurs de onze pays, dirigée par l’Université de Southampton, a étudié la récente éruption du binaire à rayons X connu sous le nom de Swift J1858. Ils ont utilisé une combinaison de télescopes, dont le télescope spatial Hubble (HST) de la NASA, le satellite XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne, le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral et le Gran Telescopio Canarias (GTC) espagnol.

Les résultats, publiés dans la revue Nature, ont montré des signatures persistantes d’un vent chaud aux longueurs d’onde ultraviolettes se produisant en même temps que des signatures d’un vent froid aux longueurs d’onde optiques. C’est la première fois que des vents provenant d’un tel système sont observés dans différentes bandes du spectre électromagnétique.

L’auteur principal, le Dr Noel Castro Segura, de l’Université de Southampton, a déclaré: “Des éruptions comme celle-ci sont rares et chacune d’entre elles est unique. Normalement, elles sont fortement obscurcies par la poussière interstellaire, ce qui rend leur observation très difficile. Swift J1858 était spécial, parce que même s’il est situé de l’autre côté de notre galaxie, l’obscurcissement était suffisamment faible pour permettre une étude complète à plusieurs longueurs d’onde.”

“Un seul autre système – le binaire à rayons X du trou noir, V404 Cyg – a montré des propriétés similaires. Cependant, notre tentative d’effectuer la même expérience sur ce système a échoué, car l’éruption s’est terminée avant que nous puissions atteindre le sol. télescopes basés et spatiaux pour l’observer simultanément”, a déclaré le co-auteur, le Dr Hernández Santisteban de l’Université de St Andrews.

Swift J1858 est un événement transitoire de rayons X récemment découvert qui affiche une variabilité extrême sur le spectre électromagnétique, ce qui présentait une opportunité rare.

“Tous les astronomes sur le terrain étaient incroyablement excités, au point que nous avons combiné nos efforts pour couvrir tout le spectre, de la radio aux rayons X en utilisant des observatoires de pointe sur Terre et dans l’espace”, a poursuivi le Dr Castro Segura.

La co-auteure Nathalie Degenaar, de l’Université d’Amsterdam, a ajouté : “Les étoiles à neutrons ont une attraction gravitationnelle extrêmement forte qui leur permet d’avaler le gaz d’autres étoiles. Les cannibales stellaires sont cependant des mangeurs désordonnés et une grande partie du gaz que les étoiles à neutrons l’attraction vers eux n’est pas consommée, mais projetée dans l’espace à grande vitesse. Ce comportement a un impact important à la fois sur l’étoile à neutrons elle-même et sur son environnement immédiat. Dans cet article, nous rapportons une nouvelle découverte qui fournit des informations clés sur le désordre habitudes alimentaires de ces monstres biscuits cosmiques.”

“Cette fois, nous avons eu la chance cosmique de notre côté, car nous avons pu coordonner dix télescopes et les pointer vers le J1858, tout en étant pleinement actif. Cela nous permet d’obtenir beaucoup plus d’informations, car nous pouvons utiliser différentes techniques. à différentes longueurs d’onde », a déclaré le Dr Hernández Santisteban.

Le Dr Degenaar a ajouté : “Concevoir une campagne d’observation aussi ambitieuse – construite autour des meilleurs télescopes sur Terre et dans l’espace – a été un énorme défi. Il est donc incroyablement excitant que tout ce travail ait porté ses fruits et nous ait permis de faire une clé découverte qui n’aurait pas été possible autrement.”

En plus de découvrir les différents types de vents, l’équipe a pu étudier l’évolution temporelle du gaz qui s’en échappe. Ils ont constaté que le vent chaud n’était pas affecté par les fortes variations de luminosité du système. L’absence d’une telle réponse était auparavant une prédiction théorique non confirmée basée sur des simulations sophistiquées.

“Dans cette recherche, nous avons combiné les capacités uniques du HST avec les meilleurs télescopes au sol, tels que le VLT et le GTC, pour obtenir une image complète de la dynamique du gaz dans le système, du proche infrarouge à l’ultraviolet. Cela nous a permis de dévoiler pour la première fois la véritable nature de ces puissants flux”, a déclaré le Dr Castro Segura.

« Les nouvelles informations fournies par nos résultats sont essentielles pour comprendre comment ces objets interagissent avec leur environnement. En déversant de l’énergie et de la matière dans la galaxie, ils contribuent à la formation de nouvelles générations d’étoiles et à l’évolution de la galaxie elle-même. a conclu le Dr Castro Segura.

L’étude a été financée par des subventions d’agences telles que le Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC) et la NASA, entre autres.