Découverte d'un Pulsar Monstrueux

"Waouh, qu'est ce que c'est que ce truc ?". C'est certainement ce que se sont dit les astrophysiciens exploitant le télescope spatial NuSTAR, spécialisé dans la détection des rayons X. Ce truc s'avère être un pulsar, mais extrêmement puissant, pour ne pas dire extrêmement extrême... C'est bien une étoile à neutron en rotation qui pulse des rayonnements, mais elle produit autant d'énergie qu'un très gros trou noir, autant d'énergie que 10 millions de soleils, excusez du peu.

Vue d'artiste d'un pulsar accrétant de la matière (Nik Spencer/Nature)

Bon reprenons. Nous avons déjà parlé ici des ULX (Ultra Luminous X-Ray Sources), jusqu'à présent, on pensait que ces sources de rayons X très lumineuses étaient propulsées par des trous noirs. Et bien se que montrent Matteo Bachetti et ses collègues dans l'étude qu'ils publient cette semaine dans le journal Nature est qu'il n'en est rien. Il peut s'agir de "simples" pulsars, comme celui qu'ils ont pu observé dans la galaxie M82, situé à 12 millions d'années-lumière.

Les ULX sont dues à des objets denses accrétant de la matière d'un compagnon. Le fait qu'une étoile à neutron produise une accrétion similaire à celle d'un trou noir est vraiment nouveau, d'autant que les ULX étaient suspectées être le fruit de trous noirs plutôt gros, du type de taille intermédiaire (entre trou noir stellaire et trou noir supermassif). 

C'est par hasard que l'équipe internationale d'astronomes a mis le doigt sur cette source nommée M82 X-2. Ils étaient en train d'observer une supernova récente quand ils ont détecté une pulsation dans l'ULX M82-X2. Mais les trous noirs ne montrent pas de pulsations... "Qu'est ce que c'est que ce truc ?". Ils s'y sont donc penché de plus près et ont alors démontré la nature de pulsar derrière cette source ultra-lumineuse, grâce à des observations complémentaires effectuées avec les télescopes spatiaux Chandra X-Ray Observatory et Swift.

La période de pulsation mesurée par NuSTAR est de 1,37 secondes, c'est un pulsar plutôt lent. L'énergie émise, équivalente à 10 millions de soleils est 100 fois plus grande que la limite théorique pour ce type d'objets. Pas mal pour un objet de la masse du soleil et grand comme une petite montagne.

C'est clair, on ne comprend pas encore comment une telle émission d'énergie est possible, les auteurs de l'étude proposent un mécanisme d'accrétion "classique" mais avec un taux absolument énorme, 10 fois plus grand que le maximum connu à ce jour, comme si l'étoile à neutron est en train d'arracher toute la matière de son étoile compagne et la transforme instantanément en rayonnement via un échauffement dans son disque d'accrétion avec une efficacité hors du commun.

Il se pourrait maintenant que M82-X2 ne soit pas la seule ULX à pulser et donc à cacher un pulsar montrueux. L'équipe de Matteo Bachetti annonce dès maintenant qu'elle va étudier d'autres ULX, à nouveau avec le trio gagnant de télescopes spatiaux NuSTAR, Chandra et Swift. 

Cette "petite" découverte peut en tous cas mener à d'importantes conséquences, car elle remet en cause la physique de l'accrétion, et remet les théoriciens devant leur tableau, elle peut également participer à la compréhension du phénomène de grossissement rapide des trous noirs dans l'Univers jeune.

Source : 

An ultraluminous X-ray source powered by an accreting neutron star

M. Bachetti et al.

Nature 514, 202–204 (09 October 2014)