Une étude, dont les résultats intitulés «Benchmark Experiment for Photoionized Plasma Emission from Accretion-Powered X-Ray Sources» ont été publiés dans la revue Physical Review Letters, conduit à «réfuter une explication vieille de vingt ans concernant les émissions X des disques d'accrétion des trous noirs» à la suite d'expériences menées avec la Z machine.

Rappelons tout d'abord que la Z machine * est un puissant générateur de rayons X qui permet de reproduire les plasmas rencontrés d'ordinaire dans les disques d'accrétion de trous noirs, où de la matière surchauffée émet ce type de rayonnement avant de tomber dans ceux-ci. Pour sa part, l'étude ici présentée a cherché à tester les modèles relatifs à «la physique des émissions X des disques d'accrétion des astres compacts».

En effet, il y a environ une vingtaine d'années, «les théoriciens ont avancé une explication pour rendre compte de l'absence de certaines raies spectrales associées aux atomes de fer ionisés présents dans les disques d'accrétion autour des trous noirs» («les raies spectrales de ces atomes sont étudiées car elles renferment des informations aussi bien sur la structure de ces disques que sur leur composition, toutes deux dépendant des effets de la relativité générale et de la théorie des trous noirs»): l'absence de certaines raies a été «interprétée comme une manifestation d'un effet Auger de destruction résonnante (Resonant Auger Destruction ou RAD en anglais)».

L'effet Auger ** est un phénomène qui survient lorsqu'un atome est bombardé par des rayonnements ionisants: un électron peut être alors retiré d’une couche interne atomique, laissant une place vacante, qu'un électron d’une couche de plus haute énergie peut venir remplir, causant un dégagement d’énergie. Cette énergie peut produire l'émission d’un photon (fluorescence X) ou être transmise à un électron atomique qui sera éjecté de l’atome: dans ce cas il y a émission d'électron Auger **.

Ceci posé, «selon les astrophysiciens de l'époque, l'émission par fluorescence aurait conduit une partie des photons X à ioniser un autre atome de fer qui, lui, aurait manifesté un effet Auger», ce qui fait qu'un «effet de fluorescence X moins intense devait donc être observé».

Le problème est que «si un effet RAD se produit bien dans un plasma comparable à celui entourant les trous noirs avec des atomes de fer, il devrait se produire aussi avec les atomes de silicium», alors que «ce n'est pas ce qui a été observé avec ces atomes dans les expériences réalisées grâce à la Z machine». Il en résulte que «de nombreux articles publiés depuis une vingtaine d'années» devront être revus, en particulier les modèles utilisés pour «déduire la vitesse à laquelle les trous noirs absorbent la matière provenant d'une étoile compagne».

Liens externes complémentaires (sources Wikipedia)

* Z-machine

** Électron Auger