jeudi 10 mai 2018

Découverte d'un couple d'étoiles avec une période orbitale de 38 minutes


Deux étoiles qui se tournent autour l'une de l'autre en seulement 38 minutes, séparées de seulement 300 000 km, soit moins que la distance Terre-Lune, c'est ce que viennent de trouver des chercheurs exploitant le télescope NICER installé sur la station spatiale internationale. Le couple infernal serait composé d'une étoile à neutrons (un pulsar) et d'une naine blanche.




NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) a été installé sur l'ISS en juin dernier (nous en avions parlé ici). Le système binaire hors norme qui a été observé durant plus de 7 heures avec le télescope spécialisé dans les étoiles à neutrons est appelé IGR J17062–6143 (ou J17062 pour faire court). La période de rotation mesurée, 38 minutes, est la plus courte pour une tel système binaire X composé d'un pulsar et d'une étoile dont le pulsar accrète de grandes quantités de matière. 
Tod Strohmayer (Goddard Space Flight Center) et son équipe, expliquent dans leur article publié hier dans The Astrophysical Journal Letters, que l'étoile compagne du pulsar ne peut pas être une étoile 'normale', car la séparation des deux étoiles est trop faible. Il ne peut s'agir que d'une étoile relativement compacte, une naine blanche pauvre en hydrogène.

En 2008, le couple infernal avait déjà été observé par le télescope RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer), mais seulement durant 20 minutes en tout, ce qui avait permis de donner une limite inférieure pour la période orbitale pour J17062. NICER, qui est fixé sur l'ISS, lui, a pu observer le système binaire durant une période totale de 7 heures réparties sur un peu plus de 5 jours, en août, octobre et novembre 2017. Le pulsar qui anime le couple est ce qu'on appelle un pulsar milliseconde, il tourne sur lui-même plus de 100 fois en une seconde, très exactement 163 fois.
NICER détecte des points chauds à la surface du pulsar, en rayons X, qui correspondent aux régions où le gaz accrété tombe dessus, guidé par l'intense champ magnétique. C'est ainsi que la période de rotation intrinsèque de l'étoile à neutrons peut être suivie. 


Les chercheurs ont pu déterminer que les deux étoiles tournaient l'une autour de l'autre dans une orbite circulaire, ce qui est classique dans ce type de système où le pulsar accrète de grandes quantités de gaz de sa compagne. Et les astrophysiciens estiment qu'alors que la masse du pulsar est d'environ 1,4 masses solaires, la masse de la naine blanche, elle, est toute petite : à peine 0,015 fois la masse du soleil. Le barycentre des deux étoiles, le point autour duquel les deux compagnes tournent, se trouve ainsi très près de l'étoile à neutrons : à 3000 km (alors qu'elles sont distantes de 300 000 km. Ce sont les petites variations du temps d'arrivée des émissions X du pulsar (8 ms) dues au mouvement produit par la rotation de l'étoile compagne qui ont permis à Tod Strohmayer et ses collègues de déterminer les paramètres orbitaux du couple.
Pour le troisième résultat publié de l'instrument NICER, on peut dire que c'est un très beau résultat. Deux autres observations ont été récemment publiées (début avril), certes moins funky mais tout aussi importantes, la première concerne l'étude de l'effet d'une explosion thermonucléaire à la surface d'une étoile à neutrons et la deuxième l'effet d'une telle explosion sur le disque d'accrétion entourant une autre étoile à neutrons. NICER est donc bien parti pour atteindre ses objectifs : offrir de nombreux résultats qui permettront de découvrir des processus  cruciaux sur la physique nucléaire associée aux étoiles à neutrons.


Source

NICER Discovers the Ultracompact Orbit of the Accreting Millisecond Pulsar IGR J17062–6143
T. E. Strohmayer et al.
The Astrophysical Journal Letters, Volume 858, Number 2 (9 mai 2018)


Illustrations

1) Vue d'artiste de J17062 (Goddard Space Flight Center)

2) Image de NICER sur l'ISS (cube au centre) (NASA)

2 commentaires :

Six en ligne Atmo a dit…

Bonjour,

plusieurs questions :

- malgré la densité d'une naine blanche, l'étoile à neutrons arrive quand même à lui arracher de la matière?
- que se passe-t-il à la surface de l'étoile à neutrons lorsque la matière de la compagne tombe dessus?
- Il me semble que ces 2 astres vont fatalement se rencontrer un jour, quel sera le résultat de cette rencontre? une plus grosse étoile à neutrons? un TN?

Merci

Dr Eric SIMON a dit…

1) oui, l'étoile à neutrons peut le faire, surtout à cette faible distance
2) il peut y avoir des réactions de fusion thermonucléaires locales
3) la naine blanche est si petite que la somme des masses des deux ne dépasse pas le seuil de 2,6 masses solaires nécessaires pour faire un TN, donc il s'agira toujours d'une étoile à neutrons