mercredi 27 septembre 2023

Un énigmatique pulsar mieux cerné

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Le comportement d’un pulsar est mieux compris à la suite d’une campagne d’observation réalisée par douze télescopes terrestres et spatiaux, dont trois de l’Observatoire européen austral (ESO).

Un pulsar est l’un des objets célestes qui peuvent apparaître à la suite de l’explosion d’une étoile massive en fin de vie. Il correspond ainsi à une étoile morte très magnétique et en rotation rapide, qui émet un faisceau de rayonnement électromagnétique (comme le faisceau d’un phare) qui traverse l’espace. Ce faisceau peut être détecté par les télescopes.

Des boulets de canon cosmiques

Le pulsar est un objet connu pour sa nature changeante, puisque sa luminosité varie presque constamment entre deux intensités. Pour cette raison, sa luminosité semble pulsée à partir de la Terre.

Ce phénomène de pulsation demeurait grandement inexpliqué jusqu’à maintenant. C’était avant les travaux du chercheur espagnol Francesco Coti Zelati, de l’Institut des sciences de l’espace de Barcelone, et de ses collègues d’autres établissements qui ont étudié le pulsar J1023 découvert en 2007.

Ces derniers ont établi que des éjections soudaines de matière du pulsar sur de très courtes périodes sont à l’origine de ces curieuses variations, expliquent-ils dans un communiqué diffusé par l’ESO. Nous avons été témoins d’événements cosmiques extraordinaires au cours desquels d’énormes quantités de matière, semblables à des boulets de canon cosmiques, sont lancées dans l’espace en seulement quelques dizaines de secondes à partir d’un petit objet céleste dense tournant à des vitesses incroyablement élevées.

Une citation deMaria Cristina Baglio, New York University Abu Dhabi

Zoom sur l’étrange pulsar J1023

Situé à environ 4500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Sextant, le pulsar J1023 (également connu sous le nom PSR J1023+0038) intéresse particulièrement les scientifiques. C’est qu’il se trouve en orbite autour d’une autre étoile et qu’il aspire activement de la matière de sa compagne. Cette matière, qui s’est accumulée sous la forme d’un disque autour du pulsar, tombe lentement sur lui.

Or, depuis le début de ce processus d’accrétion de matière observé depuis une dizaine d’années, le faisceau lumineux a pratiquement disparu et le pulsar a commencé à sans cesse passer d’un mode à l’autre.

En mode élevé, le pulsar émet des rayons X, des ultraviolets et de la lumière visible, tandis qu’en mode bas, il est plus faible à ces fréquences et émet davantage d’ondes radio, explique l’ESO, qui ajoute que le pulsar peut rester dans chaque mode pendant plusieurs secondes ou minutes, puis passer à l’autre mode en quelques secondes seulement.

Par exemple, en l’espace de deux nuits en juin 2021, les astronomes ont observé plus de 280 commutations entre les modes élevé et bas de J1023. Cette alternance rendait les astrophysiciens perplexes, mais la récente campagne d’observation a permis de mieux expliquer le comportement de J1023.

Nous avons découvert que la permutation de mode résulte d’une interaction complexe entre le vent du pulsar, un flux de particules de haute énergie qui s’éloigne du pulsar, et la matière qui s’écoule vers le pulsar.

Une citation deCoti Zelati, Institut des sciences de l’espace de Barcelone

Dans le mode de basse intensité, la matière qui s’écoule vers le pulsar est expulsée dans un jet étroit perpendiculaire au disque. Progressivement, cette matière s’accumule de plus en plus près du pulsar et, à ce moment-là, elle est frappée par le vent soufflant de l’étoile pulsante, ce qui provoque un échauffement de la matière, note l’ESO. Le système passe alors en mode de haute intensité, rayonnant fortement dans les rayons X, les ultraviolets et la lumière visible. Le pulsar finit par évacuer ces masses de matière chaude par l’intermédiaire du jet.

Avec moins de matière chaude dans le disque, le système brille moins fort et repasse en mode de basse intensité.

Encore bien des mystères

Cette découverte permet de lever le mystère sur une partie du comportement étrange de J1023. Mais ce pulsar unique garde encore plusieurs secrets, si bien que les télescopes continueront à le scruter. Et l’arrivée du très puissant Télescope géant européen (TGE) de l’ESO à l’horizon 2027 permettra d’y parvenir encore plus précisément.

Le TGE nous permettra de comprendre comment l’abondance, la distribution, la dynamique et l’énergie de la matière entrant autour du pulsar sont affectées par les changements de mode, note Sergio Campana de l’Institut des sciences de l’espace de Barcelone, qui signe également cette étude dont le détail est publié dans la revue Astronomy & Astrophysics (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

 
 
 
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