Un disque d’accretion est une structure en forme de disque plat, composee de gaz et de poussieres, qui orbite en spirale autour d’un objet compact — trou noir, etoile a neutrons ou naine blanche. En tombant vers l’objet central, la matiere s’echauffe a des temperatures extremes et emet d’enormes quantites de rayonnement. C’est l’une des structures les plus lumineuses de l’univers.
Comment se forme un disque d’accretion ?
Quand de la matiere tombe vers un objet compact, elle n’y tombe pas directement. En raison de son moment angulaire (une propriete liee a sa rotation), elle s’enroule en spirale et forme un disque aplati autour de l’objet. Les differentes couches du disque orbitent a des vitesses differentes — les couches internes plus vite que les externes. Cette difference de vitesse cree des frottements visqueux qui chauffent le gaz a des temperatures pouvant atteindre des millions de degres.
Un rayonnement intense
La matiere en chute libere une energie gravitationnelle colossale. Pour un trou noir, l’efficacite de conversion de masse en energie peut atteindre 10 a 40% — bien superieure au 0,7% de la fusion nucleaire. C’est pourquoi les disques d’accretion autour des trous noirs supermassifs — qui alimentent les quasars — sont les objets les plus lumineux de l’univers, visibles a des milliards d’annees-lumiere.
La premiere image d’un disque d’accretion
En 2019, le projet Event Horizon Telescope a capture la premiere image resolue d’un disque d’accretion : celui entourant le trou noir M87*. L’anneau lumineux visible correspond au gaz en orbite extreme proche de l’horizon des evenements. L’ombre centrale est l’horizon lui-meme, bloquant toute lumiere provenant de derriere.
Le saviez-vous ?
Les jets relativistes observes dans certains systemes actifs — colonnes de matiere ejectees perpendiculairement au disque a des vitesses proches de celle de la lumiere — seraient produits par les champs magnetiques intenses generes dans le disque d’accretion. Le mecanisme exact reste un sujet de recherche active.
Questions frequentes
Tous les trous noirs ont-ils un disque d’accretion ?
Non. Un disque d’accretion ne se forme que si le trou noir dispose d’une source de matiere a accumuler. Un trou noir isole dans le vide n’en possede pas. Sagittarius A*, le trou noir de la Voie Lactee, a un disque tres tenu — il est relativement inactif.
Quelle est la temperature d’un disque d’accretion ?
Cela depend de l’objet central et du taux d’accretion. Autour d’une naine blanche, quelques dizaines de milliers de degres. Autour d’un trou noir stellaire, quelques millions de degres. Autour d’un trou noir supermassif, les regions internes peuvent atteindre plusieurs centaines de millions de degres.
Quelle difference entre un disque d’accretion et un disque protoplanetaire ?
Un disque protoplanetaire entoure une jeune etoile et est le berceau des planetes — il est froid et dense en poussieres. Un disque d’accretion entoure un objet compact et est le theatre d’une accretion energetique intense. Les deux sont des disques, mais leurs natures et leurs roles sont tres differents.