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Quand un pulsar plonge dans le disque gazeux de son étoile compagnon...

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Grâce aux observations du satellite XMM-Newton de l'ESA, les astronomes viennent d'être témoins d'un événement aussi rare qu'inespéré : la collision d'un pulsar avec un anneau gazeux entourant une étoile voisine. Cette traversée, qui a vu le pulsar plonger à l'intérieur de l'anneau, a illuminé le ciel de rayons X et gammas.

Un pulsar et son étoile compagnon (Crédits : NASA)

  Aux yeux des scientifiques, cette observation devrait permettre de mieux comprendre l'origine et le contenu des émissions périodiques des pulsars, qui demeurent toujours un mystère...

Un pulsar (Crédits : NASA)

Un système singulier

Le pulsar est une étoile à neutrons très dense, en rotation très rapide, dont le cœur contient une masse équivalente à celle du Soleil, condensée dans une sphère de seulement 20 kilomètres de diamètre. Celui qui a été observé par l'équipe d'astronomes répond au nom de PSR B1259-63, et émet uniquement des impulsions radio. Il gravite autour de l'étoile SS 2883, brillante et visible des astronomes amateurs, située à 5 000 années lumières. Cette étoile, de type Be, a la spécificité d'être plusieurs fois plus massive que notre Soleil, et de présenter une vitesse de rotation très rapide. Elle est entourée d'une enveloppe ténue de gaz qui forme un disque autour de l'équateur, et qui émet des rayonnements.

« En dépit de nombreuses observations, la physique des impulsions électromagnétiques des pulsars reste une énigme », avoue Masha Chernyakova, de l'Integral Science Data Centre, en Suisse. « Ici, nous avons eu la rare opportunité de voir ces impulsions entrer en interaction avec un vent stellaire . »

Le pulsar 1259-63 est en orbite autour de l'étoile SS 2883, brillante et visible des astronomes amateurs (Crédits : ESA)

Deux plongeons en l'espace de quelques mois

Le pulsar a plongé à deux reprises dans l'anneau de l'étoile Be au cours de son orbite elliptique, décrite en 3,4 années. Cependant, ces deux plongeons n'ont été séparés que de quelques mois, et sont intervenus juste avant et après le périastre (le point de l'orbite d'un objet céleste gravitant autour d'un astre, pour lequel la distance des deux corps est minimale). Ces deux traversées ont engendré un grand nombre de rayons X, que le satellite XMM-Newton a pu détecter, et de rayons gammas.

« Pendant la majeure partie de l'orbite, les deux sources de rayons X sont relativement pâles, et il est par conséquent impossible d'identifier les caractéristiques précises des impulsions du pulsar. Mais, quant les deux corps sont proches l'un de l'autre, ils commencent à faire des étincelles », précise Andrii Neronov, membre de l'équipe.

Le satellite XMM-Newton observe les émissions de rayonnement X (Crédits : ESA)

L'observation soulève des interrogations

En suivant au jour le jour l'apparition et la disparition des rayons X et gammas, à l'aide des satellites XMM-Newton et du télescope HESS (High Energy Stereoscopic System), les scientifiques ont pu déterminer que les impulsions du pulsar sont responsables des rayons X observés, dans la gamme d'énergie comprise entre 10 MeV et 100 MeV. Cette valeur est 1 000 fois inférieure au niveau d'énergie (100 TeV) que les chercheurs s'attendaient à mesurer. D'autre part, l'origine des rayons gammas ne semble pas être celle escomptée. Si tous ces résultats sont encore un peu flous, l'équipe a expliqué qu'elle était justement en train d'étudier le sujet, et que les conclusions ne tarderaient pas à arriver.

Comme l'ont déclaré à juste titre les membres de l'équipe, ce système semble le plus à même d'apporter des réponses aux nombreuses questions que soulève l'étude des pulsars. En tout cas, c'est la première fois que des astronomes peuvent observer leurs pulsations avec autant de détails...

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