Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

96 Nécessité d’une “couronne”
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
photon rencontre un électron froid à qui il donne une partie de son énergie. L’électron est
alors accéléré alors que l’énergie du photon diminue. L’effet Compton inverse correspond à
la rencontre contraire de photons froids avec des électrons chauds. Lors de cette interaction,
l’électron donne une partie de son énergie au photon. Il est donc ralenti, alors que l’énergie
du photon augmente. Le flux émergeant est donc plus dur que le flux initial. Si l’on suppose
une distribution thermique d’électrons très chauds, alors, le spectre émergeant est une loi de
puissance. Les électrons ne peuvent cependant pas fournir une énergie plus grande que leur
énergie thermique. Le spectre émergeant présente donc une coupure correspondant à leur
température. L’effet Compton inverse permet donc de produire des lois de puissance coupées
à haute énergie, c’est-à-dire des spectres parfaitement compatibles avec ceux observés dans
les états bas/durs des binaires X (voir les simulations Monte-Carlo de Pozdniakov et al. 1983,
par exemple).
Si les spectres en loi de puissance résultent bien de ce processus, reste à comprendre
l’origine et la nature de ces électrons à haute température. La coupure est observée à très
haute énergie, traduisant des températures de l’ordre de 100 à 300 keV pour les électrons
responsables de la comptonisation. Or, si on se base sur la composante thermique des spectres,
la température du disque est deux ordres de grandeur plus basse (k B T ∼ 0, 1 − 2 keV). Les
électrons d’un disque-α sont donc bien incapables de chauffer les photons jusque 100 keV.
La plupart des modèles supposent donc l’existence d’un gaz d’électrons très chaud distinct
et à proximité du disque d’accrétion. C’est ce gaz que l’on nomme couronne, peut-être
abusivement. Il durcirait alors des photons froids issus dans un premier temps du disque
(Gierliński & Done 2003) ou de l’objet central lorsque celui-ci n’est pas un trou noir. La
nature et la géométrie de cette couronne sont cependant encore loin d’être comprises.
6.2.2 La base du jet
La comptonisation par une population thermique d’électrons chauds n’est cependant pas
le seul moyen de produire un spectre en loi de puissance et une autre alternative a également
été proposée. Dans cet autre modèle, l’émission à haute énergie provient du rayonnement
synchrotron de la base du jet (Markoff et al. 2001a, b, Corbel & Fender 2002).
L’émission du jet est une somme de rayonnements synchrotron à différentes températures,
les plus élevées correspondant aux régions les plus proches de l’objet central (voir section
5.3.1). Il est principalement détecté en radio et en infrarouge, mais pourrait aussi exister
à plus haute énergie, correspondant à des zones vraiment proches de l’objet central.
Cette idée est encouragée par certaines corrélations entre l’émission X et le rayonnement
radio. En particulier, l’émission synchrotron des jets est principalement observée dans l’état
bas/dur des sources, c’est-à-dire lorsque la composante non-thermique domine le spectre X.
Des corrélations pourraient également avoir été observées entre la pente du rayonnement
synchrotron et celle du spectre X.
La pente du spectre synchrotron dépend cependant fortement de la géométrie exacte du
jet, surtout près du centre ; si bien qu’il est très difficile de dire si la loi de puissance en X
peut effectivement être le prolongement de celle en radio.
Indépendamment du mécanisme d’émission (synchrotron vs. Compton), la distinction
entre la base du jet et une couronne chaude n’est pas aisée. Une comptonisation des photons
du disque pourrait en effet aussi avoir lieu à la base du jet lui-même ou dans une couronne en
expansion (Beloborodov 1999, Malzac et al. 2001). Il serait alors difficile de distinguer l’une
ou l’autre. De plus, la couronne, de par ses propriétés énergétiques, joue très probablement
un rôle important dans l’accélération du jet ; elle pourrait par exemple être le lieu même de
l’énergisation du jet. Les deux ne feraient alors qu’un.