Première détection de la polarisation X d'une variable cataclysmique
Pour la toute première fois, des scientifiques ont mesuré la polarisation des rayons X émis par une naine blanche occupée à cannibaliser sa "compagne" stellaire. Cette observation constitue une avancée importante dans l'étude de la dynamique de ces corps célestes et confirme comment le transfert de matière.
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ne naine blanche c'est un soleil mort qui a consommé tout son carburant nucléaire. L'étoile a expulsé ses couches externes ne laissant qu'un cadavre très dense – de la taille de la Terre mais avec une masse proche de celle de notre Soleil. Certaines naines blanches forment un système binaire, un couple ou deux objets sont lié l’un à l’autre. Situé à 200 années-lumière, EX Hydrae est l'un de ces systèmes binaires. Il se compose d'une naine blanche et d'une seconde étoile, encore bien vivante, et a été la cible d'un groupe de recherches international - dirigé par le MIT - dont fait partie Yaël Nazé, Astrophysicienne et maître de recherches FNRS au GAPHE de l'ULiège (STAR Institue).
"Dans le système que nous avons choisi, la naine blanche, extrêmement dense, attire la matière de sa voisine, explique la chercheuse. C’est un vrai cannibalisme stellaire! Ce type de couple, très serré, est appelé variable cataclysmique (CV)." La matière arrachée à l’étoile compagne forme d’abord un disque autour de la naine blanche. Avec dans ce cas-ci une autre donnée importante : la naine blanche possède un champ magnétique puissant. "à un moment, la matière qui s’approche ne peut plus se balader tranquillement, le champ magnétique la redirige vers les pôles magnétiques de la naine blanche."
En arrivant près de la surface, le gaz tombe sur l'étoile morte à des vitesses de millions de km/h et forme une sorte de colonne brûlante - haute d’environ 3 000 kilomètres - soit à peu près la moitié du rayon de la naine blanche. Là, la matière est freinée brutalement, s’échauffe à des dizaines de millions de degrés et émet de puissants rayons X. "On soupçonnait ce scénario théorique depuis longtemps. Mais jusqu’ici, il manquait une preuve directe de la forme et de l’orientation de cette région ."
Voir l’invisible grâce à la polarisation
C’est là qu’intervient la polarisation. Le mot est un peu technique, mais le principe est assez familier. La lumière naturelle vibre en fait dans toutes les directions, mais les reflets, eux, ne vibrent que dans une direction particulière. C’est comme cela que les lunettes de soleil polarisées bloquent les reflets aveuglants. Les rayons X émis par EX Hydrae se comportent de la même façon. Lorsque ces rayons X sont produits dans la colonne de gaz, ils se réfléchissent sur la surface de la naine blanche et leur direction d’oscillation s’organisé/ne doit plus rien au hasard. "Mesurer cette polarisation permet de savoir d’où viennent exactement les rayons X et sur quelle structure ils ont rebondi."
Cela n’avait jamais été fait mais grâce au télescope spatial américain IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), l’équipe a obtenu la première mesure de polarisation X pour une variable cataclysmique/ce genre de système cannibale. Résultat : non seulement le signal est polarisé, mais sa direction correspond bien à celle des pôles. d L’équipe a du coup pu estimer la hauteur du choc où la matière arrivant s’écrase sur la colonne : environ la moitié du rayon de la naine blanche. Cela affine les modèles, rend les simulations plus réalistes et aide à mieux comprendre comment ces systèmes évoluent jusqu’à, peut-être, l’explosion finale.
Avec cette première mondiale en polarimétrie X d’une naine blanche en accrétion, la communauté dispose enfin d’un véritable « plan » de la région la plus violente d’un système de variable cataclysmique. "Nous sommes passés d'un scénario théorique à une preuve observationnelle solide, conclu Yaël Nazé. Cette première ouvre la voie à l'étude d'autres naines blanches et, à terme, à une meilleure compréhension de l’évolution des couples stellaires.
Référence scientifique
Sean J. Gunderson, Swati Ravi, Herman L. Marshall, Dustin K. Swarm, Richard Ignace, Yaël Nazé, David P. Huenemoerder, Pragati Pradhan, X-ray Polarimetry of Accreting White Dwarfs: A Case Study of EX Hydrae, The Astrophysical Journal, 2025 993 248. DOI 10.3847/1538-4357/ae11b5
- MIT : Sean Gunderson, Swati Ravi, Herman Marshall & David Huenemoerder
- University of Iowa : Dustin Swarm
- East Tennessee State Universit : Richard Ignac
- Université de Liège : Yaël Nazé
- Embry Riddle Aeronautical University : Pragati Pradhan
