L’IXPE de la NASA aide les chercheurs à maximiser les résultats des « microquasar »

Les puissants champs de gravité des trous noirs peuvent dévorer la matière de planètes entières – souvent si violemment qu’ils expulsent des flux de particules se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière dans des formations appelées jets. Les scientifiques comprennent que ces jets à grande vitesse peuvent accélérer ces particules, appelées rayons cosmiques, mais on sait peu de choses sur ce processus.

Les découvertes récentes de chercheurs utilisant les données du vaisseau spatial IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA donnent aux scientifiques de nouveaux indices sur la manière dont l’accélération des particules se produit dans cet environnement extrême. Les observations provenaient d’un « microquasar », un système composé d’un trou noir siphonnant la matière d’une étoile compagnon.

Le microquasar en question – Stephenson et Sanduleak 433, ou SS 433 – se trouve au centre du reste de supernova W50 dans la constellation de l’Aquila, à quelque 18 000 années-lumière de la Terre. Les puissants jets du SS 433, qui déforment la forme du reste et lui ont valu le surnom de « nébuleuse du lamantin », ont été cadencés à environ 26 % de la vitesse de la lumière, soit plus de 48 000 milles par seconde. Identifié à la fin des années 1970, SS 433 est le premier microquasar jamais découvert.

Les trois télescopes embarqués d’IXPE mesurent une propriété particulière de la lumière des rayons X appelée polarisation, qui renseigne les scientifiques sur l’organisation et l’alignement des ondes électromagnétiques aux fréquences des rayons X. La polarisation des rayons X aide les chercheurs à comprendre les processus physiques qui se déroulent dans les régions extrêmes de notre univers, comme l’environnement autour des trous noirs, et comment les particules sont accélérées dans ces régions.

IXPE a passé 18 jours en avril et mai 2023 à étudier l’un de ces sites d’accélération dans le lobe oriental de SS 433, où les émissions sont réalisées par des électrons énergétiques en spirale dans un champ magnétique – un processus appelé rayonnement synchrotron.

“Les données IXPE montrent que le champ magnétique près de la région d’accélération pointe dans la direction dans laquelle les jets se déplacent”, a déclaré l’astrophysicien Philip Kaaret du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, et chercheur principal de la mission IXPE, aux côtés de l’auteur principal. d’un nouvel article sur les découvertes de SS 433.

“Le niveau élevé de polarisation observé avec l’IXPE montre que le champ magnétique est bien ordonné, avec au moins la moitié du champ aligné dans la même direction”, a déclaré Kaaret.

Cette découverte était inattendue, a-t-il déclaré. Les chercheurs émettent depuis longtemps l’hypothèse que l’interaction entre le jet et le milieu interstellaire – l’environnement de gaz et de poussière entre les étoiles – crée probablement un choc, conduisant à des champs magnétiques désordonnés.

Les données suggèrent une nouvelle possibilité, a déclaré Kaaret : que les champs magnétiques à l’intérieur des puissants jets pourraient être « piégés » et étirés lorsqu’ils entrent en collision avec la matière interstellaire, ce qui aurait un impact direct sur leur alignement dans la région d’accélération des particules.

Depuis les années 1980, les chercheurs supposent que les jets du SS 433 agissent comme des accélérateurs de particules. En 2018, des observateurs de l’observatoire Cherenkov des eaux à haute altitude à Puebla, au Mexique, ont vérifié l’effet d’accélération des jets, et les scientifiques ont utilisé le NuSTAR (Nuclear Spectroscope Telescope Array) de la NASA et les observatoires XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne pour identifier la région d’accélération. .

Alors que les chercheurs continuent d’évaluer les résultats de l’IXPE et d’étudier de nouvelles cibles dans l’espace, ses données pourraient également aider à déterminer si le même mécanisme agit pour aligner les champs magnétiques dans les flux expulsés par divers phénomènes – depuis les jets de trous noirs s’éloignant des restes de supernova jusqu’aux débris éjectés. des étoiles explosées telles que les blazars.

“Cette mesure très délicate a été rendue possible grâce aux capacités d’imagerie des polarimètres à rayons X d’IXPE, permettant la détection du signal ténu dans une petite région du jet à 95 années-lumière du trou noir central”, a déclaré Paolo Soffitta, Italien. chercheur principal de la mission IXPE.

Le nouvel article, détaillant les observations de l’IXPE à SS 433, est disponible dans la dernière édition de The Astrophysical Journal.

À propos de la mission

IXPE est une collaboration entre la NASA et l’Agence spatiale italienne avec des partenaires et collaborateurs scientifiques dans 12 pays. IXPE est dirigé par le Marshall Space Flight Center de la NASA. Ball Aerospace, dont le siège est à Broomfield, au Colorado, gère les opérations des engins spatiaux en collaboration avec le Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale de l’Université du Colorado à Boulder.

Apprenez-en davantage sur la mission actuelle de l’IXPE ici :

https://www.nasa.gov/ixpe

Elisabeth Landau
Siège de la NASA
[email protected]
202-358-0845

Jonathan Deal
Centre de vol spatial Marshall de la NASA
[email protected]
256-544-0034