16 Avril 2015

Identification des sources de haute énergie

La nature d'un couple d'astres exotiques révélée par des observations ESO et Spitzer

Une nouvelle classe de binaires X massives intrinsèquement obscurcies, récemment découverte par l'observatoire des hautes énergies Integral, est composée d'objets compacts en orbite autour d'étoiles super-géantes. Cette découverte d'une composante de poussière confinée à une structure en forme de disque autour d'un système binaire de grande masse permet de répondre aux questions fondamentales mais non encore résolues de ces sources intrigantes, c'est-à-dire leur formation, évolution, ainsi que la nature de leur environnement.

IGR J16318-4848, couple formé d'une étoile super-géante émettant un vent intense sous forme de disque de poussière chauffée, au sein duquel orbite un objet compact, étoile à neutron ou trou noir (crédit ESA / S. Chaty)
IGR J16318-4848, couple formé d'une étoile super-géante
émettant un vent intense sous forme de disque de poussière
chauffée, au sein duquel orbite un objet compact,
étoile à neutron ou trou noir (crédit ESA / S. Chaty)

Dans un article, nous présentons de nouvelles observations spectroscopiques faites avec l'instrument moyen-infrarouge (MIR) VISIR du VLT de l'ESO, qui révèle la binaire super-géante X IGR J16318-4848, composée d'un objet compact en orbite autour d'une étoile B[e] super-géante.
Tout d'abord, les raie d'émission nous ont permis de caractériser l'absorption inhabituellement intense de cette source, qui est due à la présence de matériaux absorbants (poussière et gaz froid) entourant entièrement le système binaire.
Ensuite, en combinant le spectre infrarouge large bande (ESO NTT/SofI, VLT/VISIR et données Spitzer) - avec un modèle phénoménologique pour les étoiles sgB[e], nous montrons que l'étoile super-géante est entourée d'un rebord irradié chauffé à des températures de 3800-5500 K, et ensuite d'un disque visqueux composé de poussière dont la température interne est de 750 K, l'objet compact orbitant à l'intérieur de ce disque.

La combinaison de nouvelles données avec une méthode innovante a amené à cette découverte :

  1. Les nouveaux spectres ESO/VISIR ont joué un rôle essentiel en excluant une géométrie sphérique de poussière.
  2. Nous avons adapté un modèle dédié aux étoiles Herbig Ae/Be, nous permettant pour la première fois de modéliser précisément l'environnement complexe de ce système binaire X massif très particulier.

Cette découverte est importante car :

  1. Nous avons modélisé précisément pour la première fois l'environnement complexe d'une étoile super-géante sgB[e],
  2. Ce qui apporte des contraintes sur la formation et l'évolution des systèmes binaires X massif rares et de courte durée de vie dans notre galaxie.

Lire aussi l'article de l'ESA : "Les systèmes exotiques binaires poussiéreux révélés par Integral" (en anglais)

Références :

  • S. Chaty and F. Rahoui, "Broadband ESO/VISIR-Spitzer infrared spectroscopy of the obscured supergiant X-ray Binary IGR J16318?4848", Astrophysical Journal accepted, june 2012
  • Sylvain Chaty, Farid Rahoui, Cédric Foellmi, John A. Tomsick, Jérôme Rodriguez, Roland Walter, "Multi-wavelength observations of Galactic hard X-ray sources discovered by INTEGRAL. I. The nature of the companion star", arXiv:0802.1774v2
  • Farid Rahoui, Sylvain Chaty, Pierre-Olivier Lagage, Eric Pantin, "Multi-wavelength observations of Galactic hard X-ray sources discovered by INTEGRAL. II. The environment of the companion star", arXiv:0802.1770v2