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Au tableau de chasse du télescope Fermi : le premier pulsar gamma !

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Des nuages de particules chargées se déplacent le long des lignes de champ magnétiques du pulsar (en bleu) et créent un faisceau de rayons gamma (en violet) à la manière d'un phare de marine. Crédit : Nasa-CNRS

Il se nomme CTA1 et il est situé à environ 4.600 années-lumière dans la constellation de Céphée. C'est un nouveau type de pulsar découvert par le télescope spatial Fermi. Alors que les pulsars signalent généralement leur présence par un faisceau d'ondes radio, CTA1 a été découvert grâce à ses émissions de rayons gamma.

Il y a peu de temps, le télescope spatial Glast, observant l'Univers dans le domaine des photons gamma, a été lancé. Une fois en orbite il fut, comme il est souvent d'usage, rebaptisé du nom de Fermi, en hommage à l'un des plus grands théoriciens et expérimentateurs du siècle dernier, le physicien italien Enrico Fermi.

Ce satellite de la Nasa est le fruit de la collaboration internationnale de plusieurs organismes dont des laboratoires français de l'IN2P3, du Cea et de l'INSU. Equipé du télescope LAT (Large Area Telescope) il balaie la sphère céleste toute les trois heures mais cela a suffi pour détecter, avec une moyenne d'un photon gamma par seconde, un pulsar rayonnant mille fois plus d'énergie que le Soleil et dénommé CTA1.

Rappelons qu'un pulsar est un reste de l'explosion en supernova d'une étoile au moins 8 fois plus massive que notre Soleil et dont l'effondrement du cœur laisse un objet extrêmement dense. Sa masse est d'environ 1,4 fois celle de notre étoile, mais contenue dans une sphère de quelques dizaines de kilomètres seulement. C'est une étoile à neutrons.

Tournant sur lui-même très rapidement et possédant un intense champ magnétique, cet astre émet des faisceaux de particules et d'ondes électromagnétiques qui balaient le cosmos comme le ferait un phare. Lorsque qu'un faisceau intercepte la Terre, il se manifeste dans les instruments de détection comme une série de pulsations périodiques. Celles du pulsar détecté par Fermi présentent une période de 316,86 millisecondes.

Le télescope Fermi a découvert le premier pulsar grâce à son émission gamma. Le pulsar (ici en médaillon) se trouve dans le vestige de supernova CTA 1 dans la constellation de Céphée. Crédit : Nasa-CNRS

Une découverte prometteuse

C'est surtout dans le domaine des ondes radios qu'un tel « bip » a été observé pour les quelque 1.800 pulsars connus dans notre seule Voie Lactée. CTA1 n'échappe probablement pas à la règle mais l'orbite de la Terre ne doit pas croiser son faisceau radio.

Sa détection dans le domaine gamma est intéressante à plus d'un titre. En premier lieu, bien sûr, chaque nouvelle fenêtre d'observation pour un objet astrophysique nous permet d'en apprendre davantage sur lui. Mais, de plus, cette observation en laisse augurer d'autres. En effet, selon les estimations des astrophysiciens, au moins 20.000 pulsars âgés de moins d'un million d'années devraient se trouver dans notre Galaxie. S'ils restent invisibles pour nous, c'est que leurs faisceaux ne croisent pas l'orbite de la Terre. La possibilité de les détecter dans le domaine gamma devrait nous permettre d'en observer de nouveaux et, peut-être, de vérifier que notre estimation du taux de formation des pulsar dans la Voie Lactée est bien fondée.

CTA1 n'est pas associé au centre du reste de la supernova observée. Ce n'est pas si étonnant car on pense que l'explosion de l'étoile progénitrice en supernova peut être asymétrique, ce qui éjecterait plus de matière dans une certaine direction, provoquant une poussée, comme le moteur d'une fusée. Il se peut aussi que CTA1 ait fait partie partie d'un système binaire et la perte de masse causée par l'explosion, même sphérique, a pu propulser CTA1, qui s'éloigne aujourd'hui du centre du reste de la supernova à une vitesse de quelques millions de kilomètres par heure.

En remontant dans le passé et en tenant compte de sa distance actuelle par rapport au centre du reste de la supernova, les chercheurs ont conclu que le pulsar devait être âgé de 10.000 ans environ. Les astrophysiciens ont exposé les détails de leur découverte dans un article récent de Science.

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