Disque d’accrétion
Un disque d’accrétion est une structure en forme de disque plat, composée de gaz et de poussières, qui orbite en spirale autour d’un objet compact — trou noir, étoile à neutrons ou naine blanche. En tombant vers l’objet central, la matière s’échauffe à des températures extrêmes et émet d’énormes quantités de rayonnement. C’est l’une des structures les plus lumineuses de l’univers.
Comment se forme un disque d’accrétion ?
Quand de la matière tombe vers un objet compact, elle n’y tombe pas directement. En raison de son moment angulaire (une propriété liée à sa rotation), elle s’enroule en spirale et forme un disque aplati autour de l’objet. Les différentes couches du disque orbitent à des vitesses différentes — les couches internes plus vite que les externes. Cette différence de vitesse crée des frottements visqueux qui chauffent le gaz à des températures pouvant atteindre des millions de degrés.
Un rayonnement intense
La matière en chute libère une énergie gravitationnelle colossale. Pour un trou noir, l’efficacité de conversion de masse en énergie peut atteindre 10 à 40% — bien supérieure aux 0,7% de la fusion nucléaire. C’est pourquoi les disques d’accrétion autour des trous noirs supermassifs — qui alimentent les quasars — sont les objets les plus lumineux de l’univers, visibles à des milliards d’années-lumière.
La première image d’un disque d’accrétion
En 2019, le projet Event Horizon Telescope a capturé la première image résolue d’un disque d’accrétion : celui entourant le trou noir M87*. L’anneau lumineux visible correspond au gaz en orbite extrêmement proche de l’horizon des événements. L’ombre centrale est l’horizon lui-même, bloquant toute lumière provenant de derrière.
Le saviez-vous ?
Les jets relativistes observés dans certains systèmes actifs — 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 ?
Cela dépend de l’objet central et du taux d’accrétion. Autour d’une naine blanche, quelques dizaines de milliers de degrés. Autour d’un trou noir stellaire, quelques millions de degrés. Autour d’un trou noir supermassif, les régions internes peuvent atteindre plusieurs centaines de millions de degrés.
Quelle différence entre un disque d’accrétion et un disque protoplanétaire ?
Un disque protoplanétaire entoure une jeune étoile et est le berceau des planètes — il est froid et dense en poussières. Un disque d’accrétion entoure un objet compact et est le théâtre d’une accrétion énergétique intense. Les deux sont des disques, mais leurs natures et leurs rôles sont très différents.