dimanche 8 janvier 2017

PSR J1119, l'étoile à neutrons aux deux visages


Il existe deux grandes familles d'étoiles à neutrons : les pulsars radio "classiques" et les magnétars. Les pulsars émettent des signaux radio périodiques correspondant à leur rotation alors que les magnétars émettent des intenses bouffées de rayons X et de rayons gamma par éruptions aléatoires. Les magnétars ont en outre un champ magnétique démesuré. Mais le pulsar PSR J1119-6127 (J1119) est un objet unique car il montre les deux caractéristiques à la fois... Il pourrait être le specimen d'un chaînon manquant dans l'histoire de ces cadavres d'étoile.




Walid Majid (Jet Propulsion Laboratory) le dit :"On observe J1119 tantôt comme un pulsar classique, tantôt comme un magnétar, cette étoile à neutrons a deux casquettes. Elle pourrait bien nous dire des choses sur les mécanismes sous-jacents qui régissent les pulsars en général".
Cela fait une dizaine d'années que les spécialistes commencent à penser que les pulsars radio et les magnétars pourraient correspondre à deux phases dans l'évolution d'un même objet. L'étude de Majid et ses collègues qui a été présentée cette semaine lors de la 229ème réunion de l'American Astronomical Society et acceptée pour publication dans The Astrophysical Journal Letters, va dans ce sens en montrant que J1119 pourrait être justement dans la phase de transition entre les deux étapes, jusqu'alors jamais observée.
Lorsque J1119 a été découvert en 2000, il se comportait comme un pulsar on ne peut plus classique. Il est estimé être le résidu d'une supernova ayant explosé il y a 1600 ans. Mais en juillet 2016, les télescopes spatiaux Fermi, Swift et NuSTAR observèrent deux bouffées de rayonnement X suivies immédiatement de 10 autres bouffées de lumière à plus basse énergie. Deux publications ont rendues compte de ces observations concordantes (Ersin Gogus et al. et Robert Archibald et al.) et concluaient à un comportement de type magnétar. Aussitôt après ces observations, l'équipe de Caltech et du JPL de Majid a décidé de suivre de près J1119 avec le radiotélescope de 70 m de la NASA, le Deep Space Network australien, et a débuté son suivi à peine 2 semaines plus tard. Ils observèrent très vite des variations fortes dans l'émission radio, puis dans les 10 jours qui ont suivi, quelque chose à de nouveau changé dans le comportement de l'étoile à neutrons: elle était redevenue un pulsar classique avec ses pulsations très régulières.

Les chercheurs pensent que l'énorme champ magnétique de l'étoile à neutrons a pu se vriller durant sa rotation, ce qui entraînerait une déformation de la surface de la croûte de l'étoile à neutrons jusqu'à y produire des brisures, à l'image des plaques tectoniques que nous connaissons, mais à une toute autre échelle. Une telle déformation de la croûte produit un changement abrupt dans la rotation de l'étoile, ce que les astrophysiciens appellent un "glitch". La croûte d'une étoile à neutron ne fait qu'environ 1 km de profondeur, composée d'une matière extrêmement riche en neutrons, reposant sur des couches encore plus denses et sous une pression gigantesque. Et J1119 est connue pour être l'étoile à neutron parmi celles qui possèdent le champ magnétique le plus énorme : plus de 1000 milliards de fois plus fort que celui du soleil, très difficile à imaginer... 

Si on est bien en présence d'une phase de transition entre pulsar radio et magnétar, la question encore sans réponse est de savoir dans quel ordre les choses se passent ? Un magnétar devient peu à peu un pulsar radio ou l'inverse ? Les deux options sont possibles et possèdent leurs défenseurs qui ont chacun des arguments convaincants. Il paraît en revanche certain qu'une seule direction doive exister.
Comme Walid Majid et ses collaborateurs continuent à suivre J1119 en temps réel, ils viennent d'observer en décembre il y a quelques semaines une augmentation sensible d'émission radio ayant une forme typique de ce qui est rencontré dans d'autres magnétars. J1119 commencerait à montrer à nouveau son second visage...

Pour résoudre cette énigme, comme souvent, il va falloir trouver d'autres spécimens similaires à J1119.

Source : 
Post-Outburst Radio Observations of the High Magnetic Field Pulsar PSR J1119-6127
Walid A. Majid et al.
accepté pour publication dans The Astrophysicial Journal Letters

Illustration : 
Vue d'artiste d'un glitch sur un étoile à neutron dû à la torsion des lignes de champ magnétique, produisant une éruption de magnétar (NASA)