Un énorme spot annulaire pour l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA autour d’un trou noir

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La vidéo ci-dessus : Un ensemble étonnant d’anneaux autour d’un trou noir a été capturé par l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA et l’observatoire Swift de Neil Gehrell. (Vidéo SciTech Daily)

(NASA) – Un ensemble étonnant d’anneaux autour d’un trou noir a été capturé à l’aide de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA et de l’observatoire Swift de Neil Gehrell.

Les images aux rayons X des anneaux géants ont révélé de nouvelles informations sur la poussière dans notre galaxie, en utilisant un principe similaire aux rayons X effectués dans les cabinets de médecins et les aéroports.

Le trou noir fait partie d’un système binaire appelé V404 Cygni, situé à environ 7 800 années-lumière de la Terre. 4

Le trou noir éloigne la matière de l’étoile compagne – environ la moitié de la masse du Soleil – dans un disque autour de l’objet invisible. Ce matériau brille dans les rayons X, les astronomes appellent donc ces systèmes des « binaires à rayons X ».

Le 5 juin 2015, Swift a détecté une rafale de rayons X de V404 Cygni. L’explosion a créé des épisodes à haute énergie d’un phénomène connu sous le nom d’échos lumineux.

Au lieu d’ondes sonores rebondissant sur la paroi de la vallée, un écho lumineux a été produit autour de V404 Cygni lorsqu’une onde de rayons X du système de trou noir a rebondi sur des nuages ​​de poussière entre V404 Cygni et la Terre.

La poussière cosmique n’est pas comme la poussière domestique mais plutôt comme de la fumée et se compose de petites particules solides.

Dans une nouvelle image composite, les rayons X de Chandra (en bleu clair) ont été combinés avec des données optiques du télescope Pan-STARRS à Hawaï qui montre des étoiles dans le champ de vision.

L’image contient huit anneaux concentriques distincts. Chaque anneau est créé par les rayons X des éruptions V404 Cygni observées en 2015 reflétant différents nuages ​​de poussière.

L’équipe a analysé 50 observations Swift effectuées en 2015 entre le 30 juin et le 25 août. Chandra a observé le système les 11 et 25 juillet. C’était un événement si brillant que les opérateurs de Chandra ont délibérément placé le V404 Cygni entre les détecteurs afin qu’une autre explosion brillante ne nuise pas à l’instrument.

Les anneaux renseignent les astronomes non seulement sur le comportement du trou noir, mais aussi sur le paysage entre V404 Cygni et la Terre.

Par exemple, le diamètre des anneaux dans les rayons X révèle les distances des nuages ​​de poussière intermédiaires qui émettent de la lumière. Si le nuage est plus proche du sol, l’anneau apparaît plus grand et vice versa.

Les échos lumineux apparaissent sous forme d’anneaux étroits plutôt que d’anneaux larges ou de halos, car le sursaut de rayons X n’a ​​duré qu’une période de temps relativement courte.

Les chercheurs ont également utilisé les anneaux pour examiner les propriétés des nuages ​​de poussière eux-mêmes. Les auteurs ont comparé les spectres de rayons X – c’est-à-dire la luminosité des rayons X sur une gamme de longueurs d’onde – avec des modèles informatiques de poussières de différentes compositions.

Différentes formations de poussière absorberont différentes quantités de rayons X de faible énergie et les empêcheront d’être détectées avec Chandra.

Il s’agit d’un principe similaire à la façon dont différentes parties de notre corps ou de nos bagages absorbent différentes quantités de rayons X, donnant des informations sur leur structure et leur composition.

L’équipe a déterminé que la poussière contenait probablement un mélange de grains de graphite et de silicate. De plus, en analysant les anneaux intérieurs avec Chandra, ils constatent que les densités des nuages ​​de poussière ne sont pas uniformes dans toutes les directions. Des études antérieures supposaient que non.

Cette découverte est en corrélation avec une découverte similaire d’un binaire à rayons X Circinus X-1, qui contient une étoile à neutrons au lieu d’un trou noir, publiée dans un article de recherche dans le numéro du 20 juin 2015 de The Astrophysical Journal, intitulé « The Lord of the Rings: Kinetic Distance to Circinus X-1 from Giant X-ray light echo » (version préliminaire).

Cette étude a également été dirigée par Sebastian Heinz.

Les résultats de V404 Cygni ont été dirigés par le même astronome Sebastian Haynes de l’Université du Wisconsin à Madison. Cet article a été publié dans le numéro du 1er juillet 2016 de The Astrophysical Journal (version préliminaire).

Les co-auteurs de l’étude sont Lia Corrales (Université du Michigan); Randall Smith (Centre d’astrophysique | Harvard et Smithsonian); Neil Brandt (Penn State University); Peter Juncker (Institut néerlandais de recherche spatiale) ; Richard Plotkin (Université du Nevada, Reno) et Joy Nelson (Université Villanova).

Le Marshall Space Flight Center de la NASA gère le programme Chandra. Le Chandra X-ray Center du Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle la science depuis Cambridge, Massachusetts, et les opérations aériennes depuis Burlington, Massachusetts.

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