Faire un effort supplémentaire pour imaginer un tire-bouchon gigantesque, tracé par des protons et des électrons rapides tirés d'un mystérieux microquasar a payé pour une paire d'astrophysiciens qui ont acquis de nouvelles connaissances sur le fonctionnement interne de la bête et ont également résolu un différend de longue date sur la distance de l'objet.
Les astrophysiciens ont utilisé le radiotélescope Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation pour capturer les moindres détails encore vus dans les jets de plasma émergeant du microquasar SS 433, un objet surnommé jadis «l'énigme du siècle». En conséquence, ils ont changé la compréhension des scientifiques des jets et réglé la controverse sur sa distance "hors de tout doute raisonnable", ont-ils déclaré.
SS 433 est une étoile à neutrons ou un trou noir orbité par une étoile compagnon «normale». La gravité puissante de l'étoile à neutrons ou du trou noir attire la matière du vent stellaire de son compagnon dans un disque d'accrétion de matière entourant étroitement l'objet central dense avant d'être tiré dessus. Ce disque propulse des jets de protons et d'électrons rapides vers l'extérieur de ses pôles à environ un quart de la vitesse de la lumière. Le disque du SS 433 oscille comme le sommet d'un enfant, ce qui fait que ses jets tracent un tire-bouchon dans le ciel tous les 162 jours.
La nouvelle étude VLA indique que la vitesse des particules éjectées varie dans le temps, contrairement au modèle traditionnel pour SS 433.
"Nous avons constaté que la vitesse réelle varie entre 24% et 28% de la vitesse de la lumière, au lieu de rester constante", a déclaré Katherine Blundell, de l'Université d'Oxford au Royaume-Uni. "Étonnamment, les jets allant dans les deux directions changent leurs vitesses simultanément, produisant des vitesses identiques dans les deux directions à tout moment", a ajouté Blundell. Blundell a travaillé avec Michael Bowler, également d'Oxford. Les découvertes des scientifiques ont été acceptées par l'Astrophysical Journal Letters.
La nouvelle image VLA montre deux tours complets du tire-bouchon des jets des deux côtés du noyau. L'analyse de l'image a montré que si le matériau venait du cœur à une vitesse constante, les trajectoires des jets ne correspondraient pas avec précision aux détails de l'image.
«En simulant des éjections à des vitesses variables, nous avons pu produire une correspondance exacte avec la structure observée», a expliqué Blundell. Les scientifiques ont d'abord fait leur correspondance avec l'un des jets. "Nous avons ensuite été stupéfaits de voir que les vitesses variables qui correspondaient à la structure d'un avion reproduisaient également exactement la trajectoire de l'autre avion", a déclaré Blundell. L'adaptation des vitesses dans les deux jets reproduisait la structure observée, même en tenant compte du fait que, comme un jet s'éloignait plus près de nous que l'autre, il fallait plus de lumière pour nous atteindre, a-t-elle ajouté.
Les astrophysiciens pensent que les changements de vitesse d'éjection peuvent être causés par des changements dans la vitesse à laquelle le matériau est transféré de l'étoile compagnon sur le disque d'accrétion.
La nouvelle image VLA détaillée a également permis aux astrophysiciens de déterminer que SS 433 est à près de 18 000 années-lumière de la Terre. Des estimations antérieures avaient l'objet, dans la constellation de l'Aquila, près de 10 000 années-lumière. Une distance précise, selon les scientifiques, leur permet désormais de mieux déterminer l'âge de l'enveloppe de débris soufflée par l'explosion de la supernova qui a créé l'objet dense et compact dans le microquasar. Connaître la distance avec précision leur permet également de mesurer la luminosité réelle des composants du microquasar, ce qui, selon eux, améliore leur compréhension des processus physiques à l'œuvre dans le système.
L'image révolutionnaire a été réalisée en utilisant 10 heures d'observation avec le VLA dans une configuration qui maximise la capacité du VLA à voir les petits détails. Il représente l '«exposition temporelle» la plus longue du SS 433 aux longueurs d'onde radio et montre donc les détails les plus faibles. Il représente également la meilleure image possible avec la technologie actuelle. Comme les jets du SS 433 se déplacent, leur image serait «tachée» dans une observation plus longue. Afin de voir des détails encore plus faibles dans les jets, les astrophysiciens doivent attendre la plus grande sensibilité du VLA étendu, qui devrait devenir disponible dans quelques années.
Le SS 433 a été le premier exemple de ce que l'on appelle aujourd'hui des microquasars, des systèmes binaires avec une étoile à neutrons ou un trou noir en orbite autour d'une autre étoile et émettant des jets de matière à grande vitesse. L'étrange système stellaire a reçu une large couverture médiatique à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Un article de Sky & Telescope de 1981 était intitulé «SS 433 - L'énigme du siècle».
Parce que les microquasars de notre propre galaxie de la Voie lactée sont censés produire leurs jets de matière à grande vitesse grâce à des processus similaires à ceux qui produisent des jets à partir des noyaux des galaxies, les microquasars voisins servent de «laboratoire» pratique pour étudier la physique des jets. Les microquasars sont plus proches et montrent des changements plus rapidement que leurs grands cousins.
Katherine Blundell est chercheuse universitaire financée par la Royal Society du Royaume-Uni.
L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ORANO
