Chauffage Compressionnel de l'Environnement des Disques ...

70 Binaires X et microquasars
Leur première particularité est la nature de leur émission lumineuse : ces sources émettent
la plus grande part de leur rayonnement dans le domaine de rayons X, contrairement aux
étoiles classiques qui émettent surtout en lumière visible. C’est la raison pour laquelle il a
fallu attendre l’avènement de l’astronomie X pour les découvrir. Les mécanismes nécessaires
à la production d’un tel rayonnement sont en général bien plus énergétiques que ceux responsables
des émissions à plus basse fréquence. Ensuite, ces sources possèdent une luminosité
exceptionnelle : chacune d’elles émet typiquement comme 10 000 soleils (L ∼ 10 37 erg s −1
= 10 4 L ⊙ ) 1 . Enfin, ces nouvelles sources sont caractérisées par une variabilité très marquée
et très rapide. Les variations d’intensité se font souvent sur des échelles aussi courtes que
quelques millisecondes, signe que les sources sont des objets de petite taille, bien plus petites
que la taille typique d’une étoile.
4.1.2 Les objets compacts
tel-00011431, version 1 - 20 Jan 2006
Toutes ces informations pointent en fait de concert pour désigner les objets compacts
comme responsables de cette émission hors du commun. Par définition, ces objets sont des
astres extrêmement denses, si denses même, que dans leur voisinage, le temps, l’espace et le
comportement global de la matière ne peuvent plus être décrits par la physique habituelle, dite
newtonienne. Cette dernière cède alors la place à la physique relativiste. Les objets compacts
sont donc le lieu idéal pour appréhender, tester et comprendre la relativité générale.
Les objets compacts de taille stellaire sont de manière générique le stade ultime de la vie
des étoiles standard. Selon leur masse initiale et leurs conditions d’évolution, ces dernières
peuvent former trois types d’objets compacts : des naines blanches, des étoiles à neutrons
ou des trous noirs. Pour caractériser un objet compact, on définit souvent le paramètre de
relativité ou de compacité :
Ξ = GM
Rc 2 (4.1)
où M et R sont respectivement la masse et le rayon de l’objet compact, c est la vitesse de la
lumière et G la constante de gravitation. Ce paramètre Ξ représente l’énergie gravitationnelle
de l’objet ramenée à son énergie de masse. Plus l’objet est massif et de petite taille, plus Ξ
est grand et plus l’objet est dit compact. La compacité des trois types d’objets compacts est
donnée dans le tableau 4.1. Des trois, les naines blanches sont les moins denses et les trous
noirs sont les objets les plus compacts que l’on connaisse.
Astre
compacité Ξ
Terre
Soleil
10 −6
Naine blanche 10 −3 − 10 −4
Etoile à neutrons 0.2
Trou noir a 1
10 −10
Tab. 4.1 – Valeurs du paramètre de relativité pour quelques objets. a Le rayon d’un trou noir
est une notion plus délicate, et par convention, on prend Ξ = 1.
4.1.3 Le compagnon et le disque d’accrétion
En 1967, la contrepartie optique d’une source X, Cyg-X1, est identifiée pour la première
fois et montre que la lumière visible de cette source provient d’une étoile standard (Giacconi
1 1 L ⊙ = 3.83 × 10 33 erg s −1 .