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Les naines brunes, des pulsars en réduction ?

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Bien que la découverte des premiers pulsars remonte à plus de 40 ans, les scientifiques n'arrivent toujours pas à en déterminer le fonctionnement exact ni comment leurs puissantes émissions radio sont produites. La récente découverte de propriétés similaires dans les naines brunes pourrait les aider à mieux cerner le problème.

Représentation d'artiste d'une naine brune dont les pôles entourés d'aurores émettent un puissant rayonnement.

Les naines brunes sont des astres énigmatiques dont la masse les situe entre une planète et une étoile. La plupart flottent librement dans l'espace, ce qui indique qu'elles se seraient formées comme des étoiles, sans cependant avoir atteint une masse suffisante pour permettre l'amorçage des réactions de fusion nucléaire. Il est aujourd'hui admis qu'une naine brune doit avoir une masse supérieure à 13 fois celle de Jupiter, ce qui représente la valeur minimale pour que l'astre se mette à brûler du deutérium, et 0,07 masse solaire car au-delà de cette limite les réaction nucléaires peuvent s'amorcer. Il semble toutefois exister des exemples de naines brunes ayant tout juste atteint cette limite sans la dépasser, au sein de laquelle les réactions de fusion se sont enclenchées, mais sans pouvoir les stabiliser de sorte qu'elles se seraient rapidement éteintes. Jusqu'ici, il était communément admis que les naines brunes ne pouvaient émettre que faiblement, uniquement dans la gamme infrarouge.

En 2001, un groupe d'étudiants effectuant un stage d'été au NRAO (National Radio Astronomy Observatory) au Nouveau-Mexique a utilisé le VLA (Very Large Array) de la National Science Foundation pour observer une naine brune, bien que les astronomes professionnels aient tenté de les en décourager car selon eux, ces astres n'émettent pas d'ondes radio.

A leur grande surprise, et surtout à celle des astronomes, un puissant éclat radio a été observé et cette découverte inattendue avait fait l'objet d'une publication dans la prestigieuse revue Nature.

L'année dernière, Gregg Hallinan (National University of Ireland Galway) et son équipe ont repris les observations précédentes et ont examiné un groupe de naines brunes, toujours au moyen du VLA. Trois d'entre elles se sont avérées émettre des impulsions radio extrêmement fortes. Selon Hallinan, il est vraisemblable que ces impulsions proviennent de faisceaux émis par les pôles, à l'instar de ce qui se produit dans les pulsars, qui sont eux des étoiles à neutrons d'une densité extrême, beaucoup plus massives.

Images du système binaire de naines brunes 2MASSW J0746425+2000321 prise par le VLA dans la longueur d'onde radio de 4,88 GHz. La flèche indique la position de la naine brune, à gauche entre deux impulsions, à droite en cours d'émission. Crédit Hallinan et al., NRAO/AUI/NSF.

Ces caractéristiques suggèrent que l'on se trouve face à un phénomène qui se produit aussi à une moindre échelle dans les planètes, comme Jupiter et même la Terre, et qui résulte d'une interaction entre des électrons et le champ magnétique de l'astre. Cette réaction produit alors des ondes radio directionnelles, qui sont ensuite amplifiées ou renforcée par effet maser, d'une façon similaire à l'amplification des ondes lumineuses par un laser.

"Ces faisceaux tournent avec la naine brune, et nous les voyons lorsque le faisceau balaie la Terre, de la même manière que nous apercevons les impulsions des pulsars", déclare Hallinan. "Nous pensons à présent que les naines brunes peuvent être un chaînon manquant entre les pulsars et les planètes de notre propre Système solaire, qui émettent également, mais beaucoup plus faiblement".

La vitesse de rotation des naines brunes est beaucoup moins rapide que celle des pulsars. Alors que ces derniers tournent sur eux-mêmes - en produisant les impulsions observées - à raison de plusieurs tours, ou même plusieurs centaines de tours par seconde, les naines brunes n'émettent leurs impulsions qu'une fois toutes les deux à trois heures.