Le pulsar caméléon qui étonne les astronomes

Bonjour à tous,

Parmi les énigmes de notre cosmos en voici une qui remet une fois de plus en cause nos connaissances.


Une collaboration internationale incluant huit chercheurs français de l'Université d'Orléans, du CNRS, de l'Observatoire de la Côte d'Azur, de l'Observatoire de Lyon et de l'Observatoire de Paris, a fait une découverte importante concernant les pulsars qui oscillent régulièrement entre deux états: actif ou calme. L'émission d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) radio et de rayons X par ces étoiles à neutrons change en quelques secondes. Cela suggérerait un changement rapide de tout leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec...). Dans ses recherches, l'équipe a rassemblé des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) du télescope spatial (L'utilisation d'un télescope sur Terre est limitée par les turbulences de l'atmosphère, qui dégradent considérablement la qualité de l'image, et par son opacité complète dans certaines longueurs d'onde (comme...) XMM-Newton et de radiotélescopes, dont le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un...) européen Low Frequency Array LOFAR.



L'environnement magnétique d'une étoile à neutrons. (ESA medialab / XMM-Newton / ASTRON-LOFAR)


Les pulsars sont de petites étoiles d'une vingtaine de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) - la taille d'une petite ville - en rotation rapide sur elles-mêmes et d'une masse (La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l'inertie des corps et leur interaction gravitationnelle.) comparable à celle de notre Soleil ((pourcentage en masse)). L'astre hyperdense émet un très mince faisceau de radiations. Comme il tourne sur lui-même et que le pinceau de rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple : radioactivité...) balaie périodiquement la Terre (La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.), nous détectons un bref pic d'intensité, un peu à la manière du faisceau d'un phare marin. Certains pulsars émettent des radiations sur tout le spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en terme de fréquence, d'énergie des photons ou encore de...), depuis les rayons gamma, les rayons X jusqu'aux ondes radio. Et bien que la découverte des pulsars remonte à plus de 40 ans, le mécanisme précis par lequel ils "rayonnent" demeure inconnu.

Cependant, il est clair depuis quelque temps (Le temps est un concept développé pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les éléments qui le composent bougent, se transforment et évoluent pour l'observateur qu'est l'homme. Si on considère l'Univers comme...) que certains pulsars radio oscillent entre deux états, changeant l'aspect et l'intensité de leurs impulsions radio. Le moment de ce changement est à la fois soudain et imprévisible (souvent dans l'intervalle de temps d'une seule rotation). D'après les télescopes spatiaux, une poignée de pulsars radio peuvent aussi être détectés dans la gamme X. Malgré tout, rien jusqu'alors n'était connu de la variabilité des signaux X.

Les scientifiques ont étudié un pulsar (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant très rapidement sur elle-même...) particulier nommé PSR B0943+10, un des premiers pulsars découverts. Il réside à 3 500 années-lumière de distance, la constellation du Lion. Les impulsions de PSR B0943+10 changent toutes les quelques heures (L'heure est une unité de mesure :), et ces variations se produisent en environ une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...). Puisque la source est également un faible émetteur de rayons X, l'équipe a observé le pulsar avec le télescope (Un télescope (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir ») est un instrument optique qui permet d'augmenter la taille...) de l'ESA XMM-Newton sensible dans ce domaine. En parallèle, des radiotélescopes ont servi pour des études complémentaires aux basses fréquences. Le télescope Low Frequency Array LOFAR est implanté dans cinq pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus...) européens, dont la France, sur le site de Nançay (Cher) station de radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait...) de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...). Il était alors encore en construction et a malgré tout apporté des observations de soutien.

Les résultats ont été totalement inattendus. Les émissions de rayons X changent de manière synchrone avec les émissions radio, comme on aurait pu s'y attendre, mais, lorsque le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) radio est fort et organisé, le signal rayon X (Les rayons X sont une forme de rayonnement électromagnétique à haute fréquence dont la longueur d'onde est comprise approximativement entre 5 picomètres et 10...) est faible. Et quand l'émission radio devient faible, le signal X s'intensifie. Le plus frappant est que cette transformation a lieu en quelques secondes, après quoi le pulsar reste stable dans son nouvel état pendant plusieurs heures. Le pourquoi de tels changements, aussi importants qu'imprévisibles, n'est pas expliqué par les théories actuelles. Cela suggèrerait fortement un changement rapide de la totalité de la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique.). Ce comportement "caméléon" inattendu du pulsar PSR B0943+10 va dynamiser les recherches fondamentales sur les processus physiques qui ont lieu dans les conditions extrêmes de ces environnements, et ce, 45 ans après la découverte des étoiles à neutrons.




Les deux états d'activité du pulsar PSR B0943+10 du Lion.
L'astre peut se trouver dans un mode “lumineux” ou dans un mode “calme”, d'émission radio plus faible.
Les émissions du pulsar en rayons X et en radio changent en même temps, mais de manière opposée:
lorsque la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) radio augmente, elle baisse en rayons X, et vice versa.
Les émissions radio sont générées dans la magnétosphère diffuse et externe du pulsar,
alors que les rayons X proviennent probablement de sa surface (Il existe de nombreuses acceptions au mot surface, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, souvent abusivement confondu avec sa mesure - l'aire ou la superficie.).
(ESA medialab / XMM-Newton / ASTRON-LOFAR)



Référence:

Le résultat est publié dans le magazine Science (La science (du latin scientia, connaissance) relève Historiquement de l'activité philosophique, et fut pendant longtemps un exercice spéculatif visant à élucider les mystères du monde par l'exercice de la raison. À la fin du Moyen...) du 25 janvier 2013 sous le titre Synchronous X-ray and Radio Mode Switches: a Rapid Transformation of the Pulsar Magnetosphere.

Article de 28/01/2013 sur : http://www.techno-science.net/