Disque d’accrétion

Un disque d’accrétion est une structure de matière en orbite autour d’un objet central, vers lequel une partie du gaz migre progressivement. On en trouve autour de trous noirs, d’étoiles à neutrons ou de naines blanches, mais aussi autour de jeunes étoiles. Leur épaisseur, leur température et leur luminosité dépendent du régime d’accrétion.

Comment se forme un disque d’accrétion ?

Le moment angulaire empêche généralement la matière de tomber directement sur l’objet central. Des échanges de moment angulaire entre régions du disque permettent une migration vers l’intérieur. La turbulence et les champs magnétiques jouent un rôle dans ces échanges et dans l’échauffement ; les « frottements » ne se réduisent pas aux collisions ordinaires d’un gaz.

Un rayonnement intense

L’accrétion libère de l’énergie gravitationnelle. Un disque mince idéal autour d’un trou noir peut convertir en rayonnement une fraction importante de l’énergie de masse du gaz ; ce rendement dépend notamment de la rotation du trou noir et du régime du disque. Les noyaux actifs, dont les quasars, peuvent ainsi être très lumineux. Il n’existe pas un rendement de 10 à 40 % applicable à tous les disques.

L’image de l’environnement de M87*

L’image de M87* publiée par l’Event Horizon Telescope en 2019 montre un anneau de rayonnement autour d’une zone sombre. La gravitation courbe les trajets lumineux et forme cette ombre, plus grande que l’horizon. L’image ne montre ni l’intérieur du trou noir ni une vue directe et complète de son disque.

Le saviez-vous ?

Les jets relativistes observés dans certains systèmes actifs, sous forme de colonnes de matière éjectées perpendiculairement au disque à des vitesses proches de celle de la lumière, seraient produits par les champs magnétiques intenses générés dans le disque d’accrétion. Le mécanisme exact reste un sujet de recherche active.

Questions fréquentes

Tous les trous noirs ont-ils un disque d’accrétion ?

Non. Un disque d’accrétion ne se forme que si le trou noir dispose d’une source de matière à accumuler. Un trou noir isolé dans le vide n’en possède pas. Sagittarius A*, le trou noir de la Voie Lactée, a un disque très ténu ; il est relativement inactif.

Quelle est la température d’un disque d’accrétion ?

La température dépend du rayon, de la masse centrale et du taux d’accrétion. Il faut aussi distinguer le disque dense des régions de gaz très chaud qui l’entourent. Un trou noir plus massif n’implique pas automatiquement un disque plus chaud : comparer une température de disque à celle d’une couronne peut donner une image trompeuse.

Quelle différence entre un disque d’accrétion et un disque protoplanétaire ?

Un disque protoplanétaire entoure une jeune étoile et contient les matériaux à partir desquels les planètes peuvent se former. Il peut aussi alimenter l’étoile : il s’agit alors également d’un disque d’accrétion. Le terme protoplanétaire décrit sa fonction dans la formation planétaire, tandis qu’accrétion décrit le transfert de matière.