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Un monstre cosmique : pulsar tournant à 600 rotations/seconde !

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C'est un véritable monstre cosmique que viennent de découvrir les astronomes de l'équipe du prof. Thierry Courvoisier de l'ISDC (Integral Science Data Center), le centre de récolte de données du satellite Integral rattaché à l'Université de Genève. En effet, grâce à l'acuité de leur satellite, les scientifiques genevois ont pu mettre en évidence l'existence d'un cadavre d'étoile tournant sur lui-même au rythme effréné de 600 fois par seconde! Membre d'un couple stellaire, cet astre étrange "phagocyte" son compagnon, une étoile normale, ce qui lui donne l'énergie nécessaire pour tourbillonner aussi vite. A cet égard, il s'agit du pulsar "accrétant" ayant la plus grande vitesse de rotation connue à ce jour. Cette découverte fera prochainement l'objet d'un article dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Un pulsar

Le satellite Integral, mis sur pied par l'ESA, a été lancé en octobre 2002 avec pour mission d'observer le ciel dans le rayonnement X et gamma. Les données recueillies par le satellite sont transmises en temps réel au centre de donnée ISDC (Integral Science Data Center) de l'Observatoire de l'Université de Genève, où elles sont traitées et analysées. Une équipe est présente sept jours sur sept pour vérifier la bonne réception des données et analyser les images. Le ciel en rayonnement X et gamma est en effet très variable, avec des sources qui peuvent apparaître et disparaître sur des échelles de temps de la seconde à plusieurs mois.

La chance du débutant ?

Le jour de la découverte de ce nouveau pulsar, Dominique Eckert était le scientifique responsable de l'analyse des images. Il a récemment rejoint l'Observatoire de l'Université de Genève pour y commencer une thèse dans le groupe des hautes énergies du prof. Thierry Courvoisier. Ayant abordé l'étude théorique des tous débuts de l'Univers, il espérait acquérir à l'Observatoire une expérience plus concrète basée sur des observations astronomiques.

Ses espérances furent comblées dès son deuxième jour de service dans le groupe de surveillance des observations d'Integral, lorsqu'une alerte a été émise par le système de détection automatique annonçant l'apparition probable d'une nouvelle source dans le ciel. Après analyse des données, la réalité de la nouvelle détection fut confirmée et un télégramme émis rapidement à la communauté astronomique internationale.

L'annonce de la découverte de cette source a entraîné des observations soutenues par plusieurs autres télescopes et satellites à travers le monde à différentes longueurs d'onde, des ondes radios au rayonnement X en passant par l'infrarouge et la lumière visible, toutes confirmant la détection et permettant de mieux caractériser les propriétés du nouvel astre. C'est ainsi que l'on s'est aperçu qu'il s'agissait du pulsar X accrétant de la matière ayant la plus grande vitesse de rotation connue à ce jour.

Les pulsars

Les pulsars sont des étoiles de neutrons1 qui proviennent de restes de l'explosion d'étoiles massives (masse supérieure à environ huit fois la masse du soleil) à la fin de leur vie. Ils tournent sur eux-mêmes en quelques centaines de millisecondes à leur formation. Par la suite, une partie de l'énergie de rotation est dissipée sous forme de rayonnement et conduit à un faible, mais détectable, ralentissement au cours du temps. La vitesse typique de rotation observée des pulsars est d'un tour par seconde.

Pourtant, certains "vieux" pulsars ont été découverts avec des rotations aussi rapides que quelques millisecondes. Pour expliquer leur extraordinaire vitesse de rotation, les modèles invoquent la présence d'une étoile compagnon. La masse transférée de l'étoile compagnon vers le pulsar fournit l'énergie supplémentaire pour accélérer la rotation de celui-ci.

Le pulsar extrême

Jusqu'à aujourd'hui, seulement cinq pulsars en train d'accréter de la matière de leur compagnon étaient connus. La découverte des astronomes genevois via Integral permet de porter ce nombre à six. En outre, ce nouveau pulsar est le plus rapide des six, tournant sur lui-même en seulement 1.67 millisecondes. Sachant que la taille typique d'un pulsar est d'environ 30 kilomètres, la surface de l'étoile tourne à une vitesse d'environ 50.000 kilomètres par seconde, c'est-à-dire à 20% de la vitesse de la lumière. Les conditions physiques régnant à l'intérieur de ces étoiles sont donc extrêmes, nous permettant ainsi d'étudier le comportement de la matière dans des états qui sont inconnus sur Terre.

Note :

1 L'étoile de neutrons a environ la même masse que le soleil pour un diamètre d'environ 10 kilomètres.

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