jeudi 12 novembre 2015

Découverte du premier pulsar gamma situé dans une autre galaxie

Les chercheurs de la collaboration internationale Fermi-LAT viennent de trouver le premier pulsar à rayons gamma situé dans une autre galaxie que la nôtre. Il s'appelle PSR J0540-6919 et se trouve dans la galaxie naine voisine du Grand Nuage de Magellan. Il devient par la même occasion le pulsar gamma le plus intense jamais observé.



Ce pulsar se trouve sur le bord de la nébuleuse de la Tarentule, au sein du Grand Nuage de Magellan, à environ 163 000 années-lumière. La nébuleuse de la Tarentule est la plus grande et la plus active région de formation d'étoiles que nous connaissons dans notre voisinage proche. Elle est aussi assez complexe, et avait été identifiée depuis le début de la mission du télescope spatial Fermi comme une source intense de rayons gamma. Les astrophysiciens avaient initialement attribué ces émissions gamma à des interactions de particules accélérées par des ondes de chocs induites par des supernovas. Mais la découverte des pulsations provenant de ce pulsar PSR J0540-6919 indiquèrent qu'à lui seul il produisait la moitié du flux gamma détecté dans la Tarentule, l'autre moitié étant produite par un deuxième pulsar proche (PSR J0537-6910) et à des sources diffuses.
Localisation du pulsar PSR J0540-6919 dans la nébuleuse de la Tarentule
(NASA'/Goddard Space Flight Center et ESO/R. Fosbury (ST-ECF))
Des pulsations sont observées car les pulsars, des étoiles à neutron en rotation, produisent du rayonnement selon une direction polaire mais qui ne coïncide pas avec leur axe de rotation. A la manière du faisceau lumineux d'un phare, il suffit que la Terre se trouve dans le champ balayé par le "faisceau" pour que nous observions une pulsation périodique de rayonnements. La fréquence de la pulsation correspond simplement à la fréquence de la rotation de l'étoile à neutrons. Et les pulsars émettent principalement des ondes radio, mais certains accompagnent ces rayonnements par des photons d'énergie beaucoup plus élevée, des photons gamma. 

Le pulsar gamma qui détenait le record d'intensité gamma jusqu'à aujourd'hui était le célèbre pulsar du Crabe qui se trouve au centre de la nébuleuse éponyme, jeune résidu de la supernova apparue dans le ciel en 1054 et observée par les astronomes chinois durant deux ans. PSR J0540-6919 est 20 fois plus brillant que le pulsar du Crabe!

Le plus curieux c'est que le pulsar du Crabe et PSR J0540-6919 ont des intensités très similaires dans les autres longueurs d'ondes (radio, visible et rayons X) et sont souvent appelés les pulsars "jumeaux" tant ils ont des caractéristiques proches, à commencer par leur âge respectif (961 ans et 1140 ans). Leur différence en rayons gamma devrait donc permettre aux astrophysiciens de mieux cerner la physique extrême qui nourrit ces jeunes pulsars et leur magnétosphère d'où doivent provenir les rayons gamma. Ils ont au moins trouvé un joli objet d'étude qui pourrait vite devenir une nouvelle référence.


Source :

An extremely bright gamma-ray pulsar in the Large Magellanic Cloud
The Fermi LAT Collaboration
Science  Vol. 350 no. 6262 pp. 801-805 (13 November 2015)
http://dx.doi.org/10.1126/science.aac7400