L'arrière-plan des rayons X se compose d'un grand nombre d'objets pâles. Crédit image: NASA Cliquez pour agrandir
En utilisant la carte aux rayons X la plus sensible de la Galaxie, obtenue en combinant 10 ans de données de l'observatoire orbital Rossi XTE, des scientifiques de l'Institut Max Planck d'astrophysique ont découvert l'origine de l'émission de fond galactique. Ils montrent qu'elle consiste en l'émission d'un million de binaires nains blancs accrétants et de centaines de millions d'étoiles normales avec des couronnes actives.
Près de 400 ans après que Galileo a déterminé que la Voie lactée vaporeuse comprend en fait une multitude d'étoiles individuelles, les scientifiques utilisant Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA ont fait de même pour la Voie lactée aux rayons X.
L'origine du soi-disant fond de rayons X galactiques est un mystère de longue date. Les scientifiques disent maintenant que cette couverture de rayons X n'est pas diffuse, comme beaucoup le pensent, mais qu'elle émane de centaines de millions de sources individuelles dominées par un type d'étoile morte appelée naine blanche.
Si elle était confirmée, cette nouvelle découverte aurait un impact profond sur notre compréhension de l'histoire de notre galaxie, de la formation des étoiles et des taux de supernova à l'évolution stellaire. Les résultats résolvent des problèmes théoriques majeurs, mais révèlent un sous-dénombrement surprenant des objets stellaires.
Des scientifiques de l'Institut Max Planck d'astrophysique (MPA) à Garching, en Allemagne, et de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie russe des sciences de Moscou discutent de ces résultats dans deux articles publiés dans Astronomy & Astrophysics.
"Depuis un avion, vous pouvez voir une lueur diffuse d'une ville la nuit", a déclaré le Dr Mikhail Revnivtsev du MPA, auteur principal de l'un des articles. «Dire qu'une ville produit de la lumière ne suffit pas. Ce n'est que lorsque vous vous rapprochez que vous voyez des sources individuelles qui composent cette lueur - les lumières de la maison, les lampadaires et les phares d'automobiles. À cet égard, nous avons identifié les différentes sources de lumière locale aux rayons X. Ce que nous avons découvert surprendra de nombreux scientifiques. »
Les rayons X sont une forme de lumière à haute énergie, invisible à nos yeux et beaucoup plus énergique que la lumière optique et ultraviolette. Nos yeux voient des étoiles individuelles saupoudrées dans un ciel largement sombre. Dans les bandes passantes aux rayons X, le ciel n'est jamais sombre; il y a une lueur omniprésente et constante.
Les observations précédentes n'ont pas pu révéler suffisamment de sources de rayons X pour expliquer la «voie lactée des rayons X». Cela a conduit à des problèmes théoriques. Si la lueur des rayons X provenait d'un gaz chaud et diffus, elle finirait par «s'élever» et s'échapper des confins de la galaxie. En outre, tout ce gaz chaud aurait dû provenir de millions d'explosions d'étoiles passées appelées supernovae, ce qui impliquerait que les estimations de la formation et de la mort des étoiles étaient loin.
«Les télescopes à rayons X peuvent résoudre l'émission en sources discrètes mais ne peuvent représenter qu'environ 30% de l'émission», a déclaré le Dr Jean Swank, scientifique du projet pour le Rossi Explorer au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, États-Unis. «Beaucoup ont pensé que la part du lion était vraiment diffuse, par exemple, du gaz chaud entre les étoiles. Maintenant, il semble que tout cela puisse être expliqué par une combinaison de deux types d'étoiles. »
La nouvelle étude est basée sur près de 10 ans de données collectées par le Rossi Explorer et constitue la carte la plus complète de la galaxie dans les largeurs de bande des rayons X. L'équipe scientifique a conclu que la galaxie de la Voie lactée regorge en effet d'étoiles à rayons X, pour la plupart peu brillantes, et que les scientifiques au fil des ans avaient sous-estimé leur nombre par peut-être au centuple.
Étonnamment, les suspects habituels d'émission de rayons X - trous noirs et étoiles à neutrons - ne sont pas impliqués ici. Aux énergies de rayons X plus élevées, la lueur des rayons X provient presque entièrement de sources appelées variables cataclysmiques.
Une variable cataclysmique est un système d'étoiles binaires contenant une étoile relativement normale et une naine blanche, qui est une braise stellaire d'une étoile comme notre soleil qui n'a plus de carburant. À elle seule, une naine blanche est sombre. Dans un binaire, il peut retirer la matière de son étoile compagnon pour se chauffer dans un processus appelé accrétion. Le gaz accumulé est très chaud, source de rayons X considérables.
À des énergies de rayons X légèrement inférieures, la lueur est un mélange d'environ un tiers de variables cataclysmiques et de deux tiers de couronnes stellaires actives. La plupart de l'activité corona stellaire a également lieu dans des binaires, où un compagnon proche remue efficacement les parties externes de l'étoile. Cela stimule l'analogue stellaire pour produire des éruptions solaires, qui émettent des rayons X. L'équipe scientifique affirme qu'il existe plus d'un million de variables cataclysmiques dans notre galaxie et près d'un milliard d'étoiles actives. Ces deux chiffres reflètent une sous-estimation importante dans les estimations précédentes.
"Comme une radiographie médicale, le graphique de l'arrière-plan des rayons X galactiques révèle des détails sur la structure de la Voie lactée", a déclaré Revnivtsev. «Nous pouvons voir à travers toute la galaxie et compter les sources de rayons X. C'est très important pour les astronomes qui calculent la vie des étoiles. »
Le centre de vol spatial Goddard de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, aux États-Unis, gère le Rossi Explorer, qui a été lancé en décembre 1995.
Source d'origine: Max Planck Society
