Le voile sur la lampe : le vent lent de GX 13+1 ✛

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À environ 25 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Sagittaire, un voile dense est enroulé autour de l'étoile à neutrons GX 13+1. Il diffuse les photons de rayons X comme un brouillard diffuse la lumière d'un réverbère, et il a longtemps caché aux astronomes la puissance réelle de la source. Le spectromètre Resolve à bord de la mission japonaise XRISM, lancée en 2023, a réussi à examiner ce voile dans ses moindres détails. Il s'avère qu'il se déplace étonnamment lentement, à seulement 330 km/s, alors que la luminosité de l'étoile atteint la limite d'Eddington, à laquelle la pression de radiation peut arracher de la matière aux régions internes du disque d'accrétion.

Ce voile représente un vent d'accrétion, un flux de gaz qui emporte de la matière de la surface du disque en rotation autour de l'étoile à neutrons. Dans le spectre de GX 13+1, on voit des dizaines de raies d'absorption d'ions de silicium, de soufre, d'argon, de calcium, de fer et de nickel. Leur analyse a montré que la densité de colonne du vent atteint 1.3–1.4×$10^{24}$ atomes par centimètre carré. Cela signifie que sur le chemin de chaque photon de rayons X, on rencontre environ un électron capable de le diffuser. Une telle épaisseur optique pour la diffusion Thomson est comparable à l'unité, et le vent agit comme un miroir semi-transparent, atténuant et redistribuant le rayonnement.

Auparavant, on pensait qu'à une luminosité proche de la limite d'Eddington, un vent rapide devait se former dans les régions internes du disque, accéléré par la pression de radiation à des milliers de kilomètres par seconde. Cependant, cela ne s'est pas produit pour GX 13+1. Au lieu de cela, on observe un écoulement thermique-radiatif lent, lancé depuis les parties externes, plus froides, du disque. La modélisation prenant en compte la diffusion des photons dans le vent lui-même a permis de reconstituer la luminosité réelle de la source : environ 1.8×$10^{38}$ erg/s, ce qui correspond à la limite d'Eddington pour une étoile à neutrons d'environ 1.4 masse solaire. Le taux de perte de masse par le vent est estimé dans la gamme de 1.2–39×$10^{18}$ g/s, ce qui est comparable ou même supérieur au taux d'accrétion sur l'étoile.

Ces résultats changent la façon dont on comprend comment les étoiles « nourrissent » leurs vents. Si auparavant le mécanisme d'Eddington était le principal candidat pour jouer le rôle de moteur, il est maintenant clair que dans certains systèmes, le lancement thermique-radiatif depuis les bords externes du disque domine. Cela est important non seulement pour comprendre les systèmes binaires individuels, mais aussi pour une vision plus large : des processus similaires peuvent se produire autour des trous noirs supermassifs, où les vents régulent la croissance des galaxies. À l'avenir, les observations de GX 13+1 dans des états de haute densité et la recherche de raies métastables faibles, par exemple Fe XXIII vers 6.6 keV, aideront à préciser la géométrie et la physique de ce voile dense.