03/04/2016

Observation du premier pulsar de la galaxie d'Andromède

La galaxie d'Andromède (M31) est la grande galaxie spirale la plus proche de notre Voie Lactée, située à 2,5 millions d'années-lumière. Sa proximité et sa grande similarité avec notre galaxie en font un laboratoire très intéressant pour les astrophysiciens qui peuvent l'étudier comme étant notre galaxie vue de l'extérieur. Malgré qu'elle ait été intensivement étudiée dans de nombreuses longueurs d'ondes depuis des décennies, il manquait encore à l'appel dans M31 une classe d'objets : les pulsars. C'est désormais chose faite.



Les pulsars sont ces étoiles à neutrons, résidus d'explosions d'étoiles, qui tournent sur elles-mêmes à grande vitesse, montrant de fait une pulsation de rayonnement radio caractéristique. Et certains de ces pulsars se trouvent dans un système binaire avec une étoile compagne, dont ils absorbent de la matière. Une telle accrétion de matière, à l'image de ce qui se produit avec un trou noir, mais à une échelle plus réduite, produit une intense émission de rayons X. On parle alors de pulsars binaires X. 

Image composite de M31 en infra rouge imagée par Hershel (jaune et orange) et en rayons X imagée par XMM-Newton (ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J. Fritz, U. Gent/XMM-Newton/EPIC/W. Pietsch, MPE; données: P. Esposito et al.)
De tels pulsars sont légion au sein de notre Galaxie, mais n'avaient jamais été observés jusqu'à aujourd'hui dans Andromède.
Paolo Esposito (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan) et ses collaborateurs ont fouillé dans les archives des données du télescope spatial européen XMM-Newton et ont trouvé ce signal caractéristique d'un pulsar dans la galaxie d'Andromède. La source X est nommée 3XMM J004301.4+413017 (3X J0043 pour faire court), le pulsar fait un tour sur lui-même en 1,2 secondes et la période orbitale du couple est de 1,3 jours.
En cherchant à détecter un signal périodique parmi les sources X les plus brillantes d'Andromède, les chercheurs italiens n'étaient pas du tout sûrs de pouvoir en trouver un facilement comme cela avait le cas dans les années 1970 pour notre propre galaxie.
Paolo Esposito et son équipe ont fouillé les archives de XMM-Newton engrangées entre 2000 et 2013 grâce à la mise en place du projet européen EXTraS (Exploring the X-ray Transient and variable Skyet ont finalement trouvé 3X J0043 qui avait été enregistré à 35 reprises durant la période et sur lequel les astrophysiciens ont pu déterminer la pulsation du signal ainsi que sa période orbitale au sein de son couple.
La nature exacte de ce pulsar, qui se situe dans un bras externe de M31, très probablement au sein d'un amas globulaire, est encore incertaine : il peut être ce que les chercheurs appellent un "pulsar binaire X spécial de faible masse" dont l'étoile compagne de l'étoile à neutron est une étoile moins massive que le soleil, ou bien un "pulsar binaire de masse intermédiaire", où l'étoile compagne a une masse environ double  de celle du soleil.

Des observations complémentaires vont être nécessaires pour mieux cerner ce premier pulsar X de Andromède, et bien sûr en dénicher de nombreux autres...


Source :

EXTraS discovery of an 1.2-s X-ray pulsar in M 31
P. Esposito et al.
Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society 457 (1): L5-L9 (March 21, 2016)