L'étude des terminaisons de l'évolution stellaire

La forte gravité et les champs magnétiques extrêmes ont transformé des étoiles à neutrons et les trous noirs en bancs d'essai uniques pour la physique des particules, la relativité générale et les phénomènes magnéto-hydrodynamiques. Le projet ACCRETION STATES (Multiwavelength spectral timing of black holes and neutron stars: A new step in our understanding of accretion processes), financé par l'UE, a porté sur un processus qui alimente ces sources astrophysiques: l'accrétion.

Les étoiles à neutrons et les trous noirs soumis à l'accrétion figurent parmi les sources les plus lumineuses pour l'astronomie en rayons X. Les observations en rayons X des étoiles à neutrons ont permis aux astrophysiciens d'analyser le comportement de la matière dans les conditions les plus extrêmes en termes de densité et de champ magnétique. D'autre part, les trous noirs en accrétion sont les seuls éléments astrophysiques permettant d'étudier des phénomènes se produisant à quelques rayons gravitationnels de leur source.

L'étude menée par les chercheurs du projet ACCRETION STATES s'est basée sur les observations de plus de 10 trous noirs et 50 étoiles à neutrons. Il s'agit là du plus grand ensemble d'observations, qui devrait faire office de référence pour le classement de leur comportement en fonction de divers «états» d'accrétion. En fonction de leurs propriétés spectrales et temporelles distinctes, ces états reflètent la géométrie et le rayonnement des flux d'accrétion.

Pendant la phase dite rigide, observée à l'étape initiale de l'accrétion, le spectre à rayons X est dominé par l'émission de Compton et une forte variabilité. Elle précède une phase souple marquée par une luminosité globalement constante. Lorsque l'accrétion thermique domine, la luminosité de la source diminue petit à petit jusqu'au retour à la phase rigide. Ce comportement s'appelle l'hystérèse. Elle est commune aux étoiles à neutrons et aux trous noirs.

Ces découvertes ont été décrites dans de nombreux articles publiés dans des journaux spécialisés et présentés lors de conférences scientifiques internationales. Le projet ACCRETION STATES a renforcé notre compréhension empirique des changements au niveau des spectres à rayons X des terminaisons de l'évolution stellaire ainsi que certaines théories sur leur origine.