Un entonnoir géant dans l'espace aspire le gaz environnant. Une partie de ce gaz ne tombe pas à l'intérieur, mais est rejetée vers l'extérieur — comme des éclaboussures d'eau bouillonnante. C'est exactement ce que fait la source de rayons X ultra-lumineuse NGC 5204 X-1 : un objet compact (probablement un trou noir) avale la matière si goulûment que l'excédent s'échappe en puissants jets.
À l'aide du spectromètre RGS du télescope XMM-Newton, les astronomes ont décomposé la lumière de rayons X de la source en couleurs, comme un prisme décompose la lumière du soleil. Dans le spectre, ils ont vu des raies provenant de gaz qui se déplace à la fois vers nous et loin de nous. Cela indique que l'éjection a la forme de deux cônes divergents dans des directions opposées — comme deux faisceaux de phare.
Outre les flux rapides, les scientifiques ont également étudié le gaz lent. Grâce aux raies de l'oxygène, ils ont déterminé sa densité : environ 10 milliards de particules par centimètre cube (pour comparaison, dans l'atmosphère terrestre à la surface, il y en a un million de fois plus). La température de ce gaz est d'au moins 150 000 degrés. Il s'avère que l'ionisation du gaz est influencée à la fois par les collisions de particules et par le rayonnement du trou noir lui-même — un mode « hybride » qui n'était pas toujours pris en compte auparavant.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.11922
Ultraluminous X-ray sources (ULXs) are non-nuclear X-ray binary systems that exceed the Eddington luminosity for a 10 Msun black hole. The majority of these sources are thought to be stellar-mass compact objects accreting at super-Eddington rates, exhibiting powerful relativistic winds. These winds have been identified through the detection of absorption lines with a blueshift as high as 0.3c and emission lines typically found at their laboratory wavelengths. In this work, we analysed the XMM-Newton data of the ULX NGC 5204 X-1, which has been observed to exhibit emission lines with a blueshift of about 0.3c. The aim of this study is to examine the geometry and physical properties of the accretion disc and the relativistic outflows. In addition, we aim to explore the factors that influence the ULX spectral transitions. We undertook an observing campaign with XMM-Newton to explore the source behaviour at different luminosities. In this first paper of the series, we performed high-resolution X-ray spectroscopy, including archival data, with the RGS instrument which allowed us to resolve both emission and absorption lines. The outflows features were characterised using physical models of plasma in collisional-ionisation and photoionisation equilibrium. We identify collisionally-ionised blueshifted and redshifted components at about 0.3c. These findings have high statistical significance and suggest a biconical structure for the outflow. Additionally, the analysis of the O VII line triplet observed in the spectrum enables us to infer physical properties of the low-velocity line-emitting plasma, e.g. electron density (ne $$\sim 10^{10}$$ cm$$^{-3}$$) and temperature (Te $$ \geq 1.5 \times 10^5$$ K). A hybrid plasma whose ionisation balance is affected by both collisions and radiation is favoured.
Les sources de rayons X ultra-lumineuses brillent des centaines de fois plus que les trous noirs « ordinaires » de même masse — c'est pourquoi on les a appelées ultra-lumineuses.