Une étoile invisible s'avère être un accélérateur de particules ✎ express

Original: "The long-term accretion luminosity of V4641 Sgr through binary evolution simulations: implications for its ultrahigh-energy gamma-ray emission"
· Ruo-Yu Liu, Yong Shao, Yu-Dong Nie
arXiv:2603.16714 · 2026-03-17 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 2 min
Un système à trou noir émet des rayons gamma d'énergie record, bien qu'il paraisse sombre.

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Le trou noir du système V4641 Sagittarii se comporte comme un aspirateur fonctionnant à pleine puissance, mais les voisins ne voient qu'une faible lumière témoin. Les télescopes LHAASO et HAWC ont capté des rayons gamma d'énergie allant jusqu'à 0,8 PeV — c'est des millions de fois plus que les rayons X utilisés à l'hôpital. Pour accélérer des particules à de telles énergies, il faut une puissance des centaines de fois supérieure à celle que le système montre en rayons X depuis des décennies. D'où une « crise énergétique » : d'où vient cette force ?

Les astrophysiciens ont modélisé l'évolution de ce système binaire sur ordinateur, en testant des milliers de conditions initiales. Il s'avère que tous les scénarios aboutissant aux paramètres actuels de V4641 Sagittarii incluent une longue phase de transfert lent de matière de l'étoile vers le trou noir. En moyenne, pendant cette période, le système devrait émettre en rayons X une puissance d'environ $10^{38}$ erg/s — c'est comme si cent milliards de soleils brillaient uniquement en rayons X. Mais nous n'en voyons qu'une petite partie : une enveloppe dense de gaz et de poussière, éjectée lors d'éruptions passées, cache la majeure partie du rayonnement, comme un rideau cache une lampe brillante.

Il n'y a donc pas de crise : le trou noir reçoit assez de carburant pour fonctionner comme un accélérateur de particules. L'énergie est suffisante pour le modèle où les rayons gamma sont produits par des électrons rapides, et presque suffisante pour le modèle avec des protons. V4641 Sagittarii est un exemple rare d'accélérateur galactique qui propulse des particules à des énergies comparables à celles venant de l'espace lointain.

Le trou noir de ce système pèse environ 6 masses solaires, et l'étoile compagne seulement 3 masses solaires. Ils orbitent l'un autour de l'autre en 2,8 jours.
Un photon gamma de 0,8 PeV transporte autant d'énergie qu'un moustique en vol. Sauf que chez le moustique, cette énergie est répartie sur tout le corps, alors qu'ici elle est concentrée dans une seule particule.

Un photon gamma de 0,8 PeV est un trillion de fois plus énergétique que la lumière visible. Un seul de ces photons pourrait soulever un grain de sable de plusieurs centimètres.

Dans le roman de Stanislas Lem « L'Invincible », les héros affrontent un essaim de machines microscopiques qui ont évolué sur une planète désertique. V4641 Sagittarii rappelle cet essaim : une puissance cachée qui ne se manifeste que par un étroit faisceau de rayons gamma.

Scientifiques
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
Notions
rayon gamma de très haute énergie source de rayons X ultralumineuse raies d'émission larges rémanence raie du fer moteur central