La mission d'imagerie et de spectroscopie aux rayons X (XRISM) a observé un vent inattendu lent et dense provenant du système d'étoile à neutrons GX13+1, remettant en question les modèles de flux d'éjection pilotés par rayonnement. Cette découverte met en évidence les différences entre les vents autour des étoiles à neutrons et des trous noirs supermassifs. Ces résultats pourraient affiner la compréhension des processus de rétroaction cosmique.
Le 25 février 2024, l'instrument Resolve de XRISM a ciblé l'étoile à neutrons GX13+1, un résidu compact d'une étoile plus grande qui émet des rayons X brillants depuis son disque d'accrétion de matériau surchauffé. Juste avant les observations, GX13+1 s'est illuminée de manière inattendue, atteignant ou dépassant la limite d'Eddington, où la pression de rayonnement propulse les éjections en repoussant la matière en chute vers l'espace.
Malgré l'éruption intense, le vent de GX13+1 se déplaçait à environ 1 million de km/h —rapide selon les normes terrestres, mais lent par rapport aux éjections de 200 millions de km/h près des trous noirs supermassifs à des niveaux d'Eddington similaires. L'éjection était inhabituellement dense et lisse, contrairement aux vents ultrafast et grumeleux observés autour des trous noirs.
"Quand nous avons vu pour la première fois la richesse de détails dans les données, nous avons senti que nous assistions à un résultat qui change la donne," déclare Matteo Guainazzi, scientifique du projet XRISM de l'ESA. "Pour beaucoup d'entre nous, c'était la réalisation d'un rêve que nous avions poursuivi pendant des décennies."
Le chercheur principal Chris Done de l'Université de Durham, au Royaume-Uni, a noté la chance du timing : "Nous n'aurions pas pu programmer cela même en essayant. Le système est passé d'environ la moitié de sa sortie de rayonnement maximale à quelque chose de beaucoup plus intense, créant un vent plus épais que nous n'avions jamais vu auparavant."
Done a décrit le vent comme "comme regarder le Soleil à travers un banc de brouillard qui roule vers nous. Tout devient plus sombre quand le brouillard est épais." Il s'est interrogé sur les différences : "Les vents étaient totalement différents, mais ils proviennent de systèmes qui sont à peu près les mêmes en termes de limite d'Eddington. Donc, si ces vents sont vraiment alimentés uniquement par la pression de rayonnement, pourquoi sont-ils différents ?"
L'équipe propose que le rayonnement ultraviolet plus froid des disques d'accrétion plus grands autour des trous noirs supermassifs interagit plus efficacement avec la matière que les rayons X plus chauds des systèmes de masse stellaire comme GX13+1, expliquant le contraste de vitesse. Ces vents influencent l'évolution des galaxies par le biais de rétroaction, en comprimant ou en dispersant les nuages moléculaires pour réguler la formation et la croissance des étoiles.
XRISM, lancée le 7 septembre 2023 par la JAXA avec les partenaires NASA et ESA, fournit une résolution aux rayons X sans précédent. L'étude paraît dans Nature (2025 ; 646 (8083) : 57).