Un trou noir coiffe deux couronnes express

Original: "Accretion Disk Evolution in GX 339-4 Across Spectral States Using NuSTAR, NICER, and Insight-HXMT Observations"
arXiv:2603.08917 · 2026-03-09 · CC BY 4.0 · 2 min
Autour du trou noir du système GX 339-4, il n'y a pas une mais deux couronnes : l'une chaude, l'autre tiède.

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Lors de l'éruption de 2021, le trou noir du système GX 339-4 s'est comporté comme une actrice qui change de costume entre les scènes. Dans l'état dur, il arborait deux couronnes à la fois : une chaude et ténue, et par-dessus, une tiède et dense. Dans l'état mou, seule la couronne chaude subsistait.

Les astronomes ont observé le trou noir simultanément avec trois télescopes à rayons X : NuSTAR, NICER et Insight-HXMT. Ils ont mesuré la luminosité du disque autour du trou noir. Il s'est avéré que si l'on ne considère qu'une seule couronne chaude, le disque dans l'état dur semble dix fois plus petit que dans l'état mou. Cela contredit l'idée établie selon laquelle le disque devrait être plus grand dans l'état dur.

Mais lorsqu'on ajoute une seconde couronne, tiède, les dimensions du disque se remettent en place. Dans l'état dur, le disque s'avère plus grand que dans l'état mou, comme le prédit la théorie. La couronne tiède agit comme un voile semi-transparent qui masque une partie de la lumière du disque.

La couronne tiède est un nuage d'électrons à une température d'environ un milliard de degrés. Elle est plus dense que la couronne chaude, mais plus froide. Ce nuage diffuse les rayons X comme un brouillard diffuse la lumière des phares.

Ainsi, dans l'état dur, le trou noir possède une double couronne : chaude à l'extérieur et tiède à l'intérieur. Dans l'état mou, la couronne tiède disparaît, ne laissant que la chaude. C'est comme un changement de garde-robe : pour sortir, on enfile à la fois le manteau et la veste, alors qu'à la maison on ne garde que la veste.

Cette double couronne explique pourquoi les astronomes se trompaient auparavant sur la taille du disque. Sans la couronne tiède, le disque semblait plus petit qu'il ne l'était en réalité. Avec elle, tout se remet en place. Par conséquent, lors de l'étude des états durs des trous noirs, il est indispensable de prendre en compte la couronne tiède.

La température de la couronne chaude autour d'un trou noir peut atteindre un milliard de degrés, soit des centaines de fois plus chaud que le centre du Soleil.

Dans le film « Interstellar », le trou noir Gargantua est représenté avec un disque d'accrétion lumineux, mais sans aucune allusion à la double couronne que les astronomes ont observée autour de GX 339-4.

Scientifiques
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
Notions
accrétion de trou noir disque d'accrétion binaire à rayons X couronne de trou noir réverbération de la raie K-alpha du fer