Une étoile à neutrons qui tourne à un taux inimaginable de 707 fois par seconde émet également de puissantes impulsions de rayons gamma dans l'univers.
L'étoile est à au moins 4 400 années-lumière de la Terre, bien que sa distance exacte soit un mystère (plus de détails plus tard). Le corps céleste est ce que l'on appelle un pulsar, une étoile à neutrons dense et à rotation rapide laissée par l'effondrement d'une étoile géante. Les pulsars ont de forts champs magnétiques et, en tournant, ils crachent des faisceaux de rayonnement le long de leurs deux pôles magnétiques. Tout comme un faisceau de phare, ces courants ne peuvent être vus par les Terriens que lorsqu'ils pointent vers la Terre, les pulsars semblent donc clignoter.
Le pulsar nouvellement découvert a le surnom distinctement non charismatique PSR J0952-0607. L'étoile a été initialement détectée en 2017 par le télescope spatial à rayons gamma Fermi, selon le Max Planck Institute for Gravitational Physics, mais aucune salve de rayons gamma n'a été détectée initialement. Cependant, le réseau de radiotélescopes Low-Frequency Array a détecté des signaux radio pulsés de l'étoile, ce qui a permis aux scientifiques d'élaborer quelques détails préliminaires: J0952-0607 fait partie d'une paire d'étoiles binaires, en orbite autour d'une masse commune en 6,2 heures par orbite avec un copain étoile 50e de la masse du soleil. Le taux de rotation du pulsar de 707 fois par seconde en fait la deuxième étoile à neutrons la plus rapide jamais découverte. (Le plus rapide, rapporté dans la revue Science en 2006, tourne à 716 tours par seconde.)
Recherche par rayons gamma
Découvrir le faisceau de rayons gamma de J0952-0607 était un projet plus délicat. Les chercheurs dirigés par Lars Nieder, un étudiant au doctorat à Max Planck, ont utilisé un supercalculateur appelé Atlas pour rechercher sur huit ans des données du télescope à rayons gamma de Fermi à la recherche de signes faibles du faisceau électromagnétique de l'étoile.
"Cette recherche est extrêmement difficile, car le télescope à rayons gamma Fermi n'a enregistré l'équivalent qu'environ 200 rayons gamma du faible pulsar au cours des 8,5 années d'observations", a déclaré Nieder dans un communiqué. "Pendant ce temps, le pulsar lui-même a tourné 220 milliards de fois. En d'autres termes, une seule fois sur un milliard d'observations a été observée un rayon gamma!"
Heureusement, les chercheurs ont pu détecter ces missives chanceuses, confirmant que J0952-0607 est vraiment un pulsar. Mais ils ont découvert une toute nouvelle série de questions sur l'étoile à neutrons extrêmes.
Mystères stellaires
La première surprise est que le télescope à rayons gamma Fermi n'a détecté aucune pulsation de rayons gamma de l'étoile à neutrons avant juillet 2011. Peut-être que l'orbite du pulsar a changé de sorte que ses faisceaux sont devenus visibles pour les Terriens; mais Nieder et ses collègues n'ont pu trouver aucune preuve d'altérations orbitales. Il est également possible que la quantité de rayons gamma émis par le pulsar ait changé, mais les scientifiques ne peuvent pas tester cette idée étant donné le signal déjà subtil de l'étoile lointaine.
Un autre mystère: à quelle distance est vraiment le pulsar? Les observations du télescope optique ont révélé que l'étoile compagnon du pulsar est enfermée dans une danse galactique avec le pulsar qui tourne rapidement, le même côté de l'étoile faisant toujours face à son compagnon hyperactif. (La différence de chaleur entre les côtés de l'étoile - causée par cette interaction - est détectable depuis la Terre.) Mais alors que les mesures radio suggèrent que le pulsar et son compagnon sont à 4400 années-lumière, les mesures optiques suggèrent qu'ils ressemblent davantage à 13200 années-lumière de la Terre. On ne sait pas exactement ce qui est correct ou pourquoi il y a une si grande différence entre les mesures.
La distance compte: si les mesures optiques sont correctes, l'étoile compagnon du pulsar s'inscrit probablement dans une densité attendue, au moins sur la base des mesures passées des systèmes pulsar. Si les mesures radio sont plus proches de la correction, le compagnon devrait être extrêmement dense, dans une gamme jamais vue auparavant chez un compagnon pulsar.
Les chercheurs collectent maintenant plus d'observations aux rayons gamma de Fermi pour répondre à cette question. Ils ont publié leurs résultats sur le nouveau pulsar le 18 septembre dans The Astrophysical Journal.
