À l’aide du satellite XMM-Newton de l’ESA et du vaisseau spatial Chandra de la NASA, une équipe internationale d’astronomes a étudié un comportement particulier des éruptions quasi-périodiques (QPE) dans une galaxie active connue sous le nom de GSN 069. Résultats de l’étude, publiés le 15 juillet sur arXiv.org , éclairent davantage la nature du phénomène QPE.
Les éruptions quasi-périodiques de rayons X sont un phénomène récemment découvert associé aux trous noirs supermassifs au centre des galaxies. Ce sont des sursauts de rayons X de très haute amplitude se reproduisant toutes les quelques heures et provenant de près des trous noirs supermassifs centraux (SMBH) dans les noyaux galactiques.
Située à quelque 250 millions d’années-lumière dans la constellation du Sculpteur, GSN 069 est une galaxie active détectée pour la première fois en 2010 avec XMM-Newton. Le trou noir central de cette galaxie a une masse d’environ 400 000 masses solaires.
Les observations XMM-Newton de GSN 069, menées en décembre 2018, ont révélé que la courbe de lumière des rayons X -ts présente des éruptions de rayons X de haute amplitude et de courte durée se reproduisant toutes les neuf heures. Ces QPE se sont avérés produire une augmentation du taux de comptage des rayons X jusqu’à deux ordres de grandeur dans les bandes d’énergie les plus dures.
Maintenant, afin de mieux comprendre la nature des sursauts du GSN 069, un groupe d’astronomes dirigé par Giovanni Miniutti du Centre espagnol d’astrobiologie de Madrid, en Espagne, a analysé les données de XMM-Newton et Chandra recueillies entre 2010 et 2021.
« Dans ce travail, nous présentons les résultats obtenus à partir de 12 observations ponctuelles de rayons X de GSN 069 (11 par XMM-Newton et 1 par Chandra) et nous discutons des propriétés à court et à long terme des QPE et de l’émission continue (quiescente). au cours des 11 dernières années », ont écrit les chercheurs.
L’étude a confirmé que les QPE dans GSN 069 sont un phénomène transitoire. Le premier QPE dans cette galaxie a été identifié le 24 décembre 2018 et le dernier en janvier 2020. Ces éruptions ont eu une durée globale comprise entre 1 et 5,5 ans.
Il s’est avéré que les QPE mesurés dans les bandes à haute énergie sont plus forts, culminent plus tôt et ont une durée plus courte que lorsqu’ils sont mesurés à des énergies plus douces. Il a été constaté que la variabilité du niveau de repos dans les observations avec des QPE présente une oscillation quasi-périodique (QPO) au temps de récurrence moyen dépendant de l’observation.
La recherche a également révélé qu’à partir de la dernière observation au cours de laquelle des QPE sont détectés, l’émission de rayons X du GSN 069 s’est considérablement éclaircie, atteignant un deuxième pic environ 10 à 11 ans après la première détection de rayons X.
Les astronomes ont conclu que les propriétés QPE de GSN 069, ainsi que l’évolution à long terme des rayons X, peuvent s’expliquer par un scénario dans lequel un binaire composé de deux naines blanches (WD) est capturé par le SMBH dont les forces de marée éjectent une composante, tandis que l’autre forme un binaire sur une orbite fortement excentrique avec le SMBH.
« Le WD survivant est toujours sur une orbite hautement excentrique qui se rétrécit en raison des pertes d’énergie et de moment cinétique et, quelques années après le premier TDE-like [tidal disruption event-like] événement, déborde son propre lobe de Roche à chaque passage du péricentre. Les événements de décapage de marée qui en résultent produisent les QPE observés (un pour chaque épisode de transfert de masse au péricentre) », ont expliqué les chercheurs.
G. Miniutti et al, Disparition des éruptions quasi périodiques (QPE) dans le GSN 069, réillumination simultanée des rayons X et réapparition prédite des QPE. arXiv:2207.07511v1 [astro-ph.HE], arxiv.org/abs/2207.07511
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