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XMM-Newton mesure pour la première fois le magnétisme d'une étoile morte

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Grâce à la sensibilité exceptionnelle du satellite XMM-Newton de l'ESA dans le rayonnement X, une équipe d'astronomes européens est parvenue à effectuer la première mesure directe du champ magnétique d'une étoile à neutrons.

L'étoile à neutrons 1E1207.4-5209

Les résultats obtenus permettre d'en savoir plus sur les phénomènes physiques extrêmes à l'œuvre dans ce type d'étoile mais se traduisent par une nouvelle énigme, qui reste à élucider, concernant la fin de vie de ces objets célestes.

Une étoile à neutrons est un corps céleste très dense qui, malgré une masse généralement voisine de celle de notre Soleil, se résume à une minuscule sphère de 20 à 30 km de diamètre. Ce type d'étoile prend naissance à l'occasion d'une explosion stellaire (supernova) : la majeure partie de l'étoile qui explose est « pulvérisée » dans l'espace tandis que son cœur s'effondre sur lui-même, formant une sphère extrêmement dense et chaude de neutrons animée d'une vitesse de rotation fantastique.

Si elles nous sont familières en tant que catégorie d'objets célestes, les étoiles à neutrons prises individuellement restent bien mystérieuses. Affichant une température très élevée à leur naissance, elles refroidissent très rapidement, de sorte que peu d'entre elles émettent des rayonnements très énergétiques tels que le rayonnement X. C'est pourquoi on les étudie en général par l'intermédiaire de leurs émissions radio, moins énergétiques que le rayonnement X et perçues sous la forme d'impulsions. Les rares étoiles à neutrons qui sont suffisamment chaudes pour émettre dans le rayonnement X peuvent être observées par des téléscopes X comme XMM-Newton.

Prenons le cas de l'étoile à neutrons 1E1207.4-5209. S'appuyant sur l'observation d'une source galactique la plus longue que XMM-Newton ait jamais effectuée (72 heures), le professeur Giovanni Bignami du Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CESR) et son équipe ont directement mesuré l'intensité de son champ magnétique. Il s'agit d'une grande première pour une étoile à neutrons isolée. Auparavant, en effet, les valeurs des champs magnétiques des étoiles à neutrons n'avaient pu être estimées que par des méthodes indirectes. L'une de ces méthodes consiste à formuler des hypothèses fondées sur des modèles théoriques décrivant l'effondrement gravitationnel d'étoiles massives analogues à celles qui engendrent les étoiles à neutrons.

Une autre formule consiste à étudier, au moyen des données de la radioastronomie, la manière dont s'opère le ralentissement de la vitesse de rotation de l'étoile à neutrons. Dans le cas de l'objet 1E1207.4-5209, il ressort des mesures directes effectuées par XMM-Newton que le champ magnétique de l'étoile à neutrons est 30 fois moins intense que ne le laissaient supposer les estimations fondées sur les méthodes indirectes.

Comment expliquer ce résultat ? Les astronomes ont les moyens de mesurer la vitesse de décélération d'une étoile à neutrons prise individuellement. Ils ont toujours supposé que ce ralentissement était dû à la « friction » entre le champ magnétique de l'étoile et son environnement. Dans ce cas, force est de conclure que l'étoile est soumise à l'attraction de quelque chose d'autre, mais de quoi ? On peut imaginer qu'il s'agit d'un petit disque, constitué de débris d'une supernova, qui entoure l'étoile à neutrons, créant un effet de traînée supplémentaire.

Au vu de ce résultat, on peut se demander si 1E1207.4-5209 constitue une exception parmi les étoiles à neutrons ou si elle n'est que la première d'une série. Pour répondre à cette question, les astronomes se proposent d'orienter le télescope XMM-Newton vers d'autres étoiles à neutrons.

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