X-ray binaries

UPR 176-CNRS, DARC, Observatoire de Paris, Section de Meudon, 92195 Meudon, France

Abstract

A review of some properties of X-ray binaries is presented. The review is concentrated mainly on low mass binaries. Their secular evolution, X-ray spectra and variability are discussed. Black-hole candidates, models of "dippers" and soft X-ray transients are presented and compared with observations.

Résumé

Les sources binaires X, dans lesquelles une étoile à neutrons ou un trou noir accréte de la matière perdue par un compagnon stellaire ont été observées en détails, surtout par le satellite X européen EXOSAT De nombreux modèles ont été proposés dans le but d'interpréter les observations. L'évolution des systèmes contenant un compagnon de faible masse (≲ 1M ⊙) est due soit à des pertes de moment cinétique orbital du système, soit à l'évolution nucléaire du compagnon. Dans le premier cas le moment cinétique orbital est perdu par rayonnement gravitationnel et par freinage magnétique. Ces mécanismes impliquent une forme particulière de la distribution des sources en fonction de leur période orbitale; une forme qui semble être confirmée par les observations. L'hypothèse de la présence des trous noirs dans les binaires X est sujette à caution, mais la source X A0620-00 fournit un cas très convaincant en sa faveur car la masse de l'objet compact dépasse la valeur maximale possible pour une étoile à neutrons. La structure et l'émission des disques d'accrétion dans les binaires X de faible masse sont à présent assez mal comprises. Les spectres d'énergie sont le mieux décrit par une loi qui tient compte de la comptonisation de photons mous par des électrons chauds. Les oscillations quasi-périodiques découvertes il y a quelques années dans des sources très brillantes, contiennent peut-être des informations précieuses sur les régions internes des disques d'accrétion mais pour le moment elles sont difficile à déchiffrer. La forme des courbes de lumière X montre clairement l'existence de structures verticales qui brisent la symmétrie axiale du disque d'accrétion. Les phases orbitales auxquelles on observe leur présence suggèrent une location sur un anneau interne assez proche de la source X centrale. La structure fine de la courbe de lumière serait alors le résultat d'instabilités thermiques dues à l'illumination par les rayons X. D'autre part, les effets d'illumination du compagnon pourrait expliquer la variabilité à long terme observée dans de nombreuses sources X. En particulier, le comportement des sources X transitoires, qui n'apparaissent sur le ciel que pour quelques semaines environ une fois par an, pourrait être le résultat d'une instabilité déclenchée par l'illumination. D'autres modèls cependant voient la source de l'événement transitoire dans une instabilité thermique du disque d'accrétion.