jeudi 8 septembre 2016

Découverte du pulsar le plus lent jamais observé


Une équipe d'astrophysiciens vient de découvrir le pulsar le plus lent jamais observé. Âgée de seulement 2000 ans, cette étoile à neutrons de la classe des magnétars a une période de 24 000 secondes, le record de lenteur précédent était de 10 s. 



Depuis plusieurs décennies, on sait que le centre de la nébuleuse RCW 103, qui est un résidu de supernova situé à 9000 années-lumière, abrite une étoile à neutrons, un pulsar. Ce pulsar est nommé IE 1613. La période de sa luminosité en rayons X a pourtant intrigué les chercheurs depuis longtemps. La période atteint environ 6h30, ce qui n'a jamais été rencontré, au point que les spécialistes ont souvent douté de la véritable nature de ce qui se trouve au centre de RCW 103. L'étoile à neutron est-elle bien responsable du rayonnement pulsé observé ? Ce pourrait par exemple être un pulsar tournant plus vite, mais lié dans un système binaire avec une autre étoile, ce qui produirait la pulsation observée mais refléterait la période orbitale du couple et non pas la période de rotation intrinsèque de l'étoile à neutrons. 

Tout s'est précipité le 22 juin 2016 quand le télescope spatial Swift a détecté une courte bouffée de rayonnement X en provenance directe de 1E 1613. Cette bouffée retint l'attention des spécialistes car elle montrait de fortes variations très rapides, à l'échelle de la milliseconde, très similaires à ce que produisent généralement les magnétars. Les magnétars sont des pulsars qui possèdent un champ magnétique particulièrement intense, des milliers de milliards de fois plus intense que le champ magnétique du soleil... Ils peuvent produire de violentes éruptions par bouffées, éjectant de très grandes quantités d'énergie. 

Nanda Rea (Université d'Amsterdam) et ses collaborateurs ont sauté sur l'occasion pour essayer de comprendre ce qui se passait dans ce résidu de supernova atypique. Ils ont réussi à obtenir du temps d'observation sur les télescopes X Chandra et NuSTAR pour observer 1E 1613. Ils ont également utilisé des données archivées du télescope spatial X européen XMM-Newton. Leur conclusion est sans appel : 1E 1613 est bien un magnétar. Il devient donc le 30ème magnétar connu officiellement.

Parallèlement à l'équipe de Nanda Rea, une autre équipe, celle-ci  menée par Antonino D'Ai de l'Institut national d'Astrophysique de Palerme, a suivi l'évolution en rayons X de 1E 1613 avec Swift, ainsi qu'en visible et en proche infra-rouge avec le télescope de 2,2 m de l'ESO à La Silla au Chili. Ils en concluent eux aussi que le pulsar en question est un magnétar, et que sa période de rotation est très grande (il tourne très lentement sur lui-même).

La solution d'un pulsar dans un système binaire est donc écartée complètement. Mais reste ce mystère de cette rotation très lente, 1000 fois plus faible que ce qui est généralement observé pour ce type d'objet... IE 1613 tourne sur elle même en 24 000 secondes, soit 6,67h exactement.

La théorie de la formation des étoiles à neutrons (pulsars) dans les supernovas dit qu'elles doivent être en rotation rapide, récupérant l'essentiel du moment cinétique de l'étoile d'origine, pour une taille extrêmement réduite (quelques kilomètres seulement). Les pulsars perdent ensuite de l'énergie au cours de leur "vie" et ralentissent inéluctablement. Mais IE 1613 n'aurait que 2000 ans, ce qui est très insuffisant pour ralentir autant par des processus "classiques".

Les chercheurs cherchent donc des explications à ce phénomène. Le scénario qui semble avoir leur préférence est que les débris de l'étoile explosée seraient retombés vers le pulsar, et l'interaction de cette matière dans le gigantesque champ magnétique aurait provoqué un fort ralentissement du magnétar, constant depuis sa naissance.
Pour valider cette idée, les astrophysiciens sont désormais à la recherche de nouveaux spécimens de magnétars très lents.

Sources :

Magnetar-like activity from the central compact object in the SNR RCW 103
N. Rea et al.
The Astrophysical Journal Letters, Volume 828, Number 1 (29 August 2016)

Evidence for the magnetar nature of 1E 161348-5055 in RCW 103
A. D'Aì et al.
accepté pour publication dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
https://arxiv.org/abs/1607.04264


Illustrations :

1) Le résidu de supernova RCW 103 (X-ray: NASA/CXC/University of Amsterdam/N.Rea et al; Optical: DSS)

2) Vue d'artiste d'un magnétar (ESA/ATG medialab)

2 commentaires :

Anonyme a dit…

Comment peut-on voir un objet de seulement 2000 ans, situé à 9000 années-lumière?

Dr Eric SIMON a dit…

Il a 2000 ans pour nous, tel qu on le voit...