Grâce aux données du vaisseau spatial XMM-Newton de l'ESA, les astronomes européens ont observé pour la première fois des «points chauds» en rotation sur les surfaces de trois étoiles à neutrons proches.
Ce résultat fournit une percée dans la compréhension de la «géographie thermique» d'étoiles à neutrons, et fournit la première mesure de très petites caractéristiques sur des objets situés à des centaines de milliers d'années-lumière. La taille des spots varie de celle d'un terrain de football à celle d'un terrain de golf.
Les étoiles à neutrons sont des étoiles extrêmement denses et à rotation rapide composées principalement de neutrons. Ils sont extrêmement chauds à leur naissance, étant des restes d'explosions de supernovae. On pense que leur température de surface se refroidit progressivement avec le temps, diminuant à moins d'un million de degrés après 100 000 ans.
Cependant, les astrophysiciens avaient proposé l'existence de mécanismes physiques par lesquels l'énergie électromagnétique émise par les étoiles à neutrons pourrait être renvoyée à leur surface dans certaines régions. Ces régions, ou «points chauds», seraient alors réchauffés et atteindraient des températures beaucoup plus élevées que le reste de la surface de refroidissement. Une géographie thermique si particulière? d'étoiles à neutrons, bien que spéculées, n'ont jamais pu être observées directement auparavant.
À l'aide de données XMM-Newton, une équipe d'astronomes européens a observé des points chauds en rotation sur trois étoiles à neutrons isolés qui sont des émetteurs de rayons X et gamma bien connus. Les trois étoiles à neutrons observées sont respectivement «PSR B0656-14», «PSR B1055-52» et «Geminga», à environ 800, 2000 et 500 années-lumière de nous.
Quant aux étoiles normales, la température d'une étoile à neutrons est mesurée par sa couleur qui indique l'énergie émise par l'étoile. Les astronomes ont divisé les surfaces des étoiles à neutrons en dix coins et ont mesuré la température de chaque coin. Ce faisant, ils pourraient observer une augmentation et une baisse des émissions de la surface de l'étoile, car les points chauds disparaissent et réapparaissent pendant que l'étoile tourne. C'est également la première fois que des détails de surface dont la taille varie de moins de 100 mètres à environ un kilomètre sont identifiés à la surface d'objets à des centaines de milliers d'années-lumière de distance.
L'équipe pense que les points chauds sont probablement liés aux régions polaires des étoiles à neutrons. C'est là que le champ magnétique de l'étoile entraîne les particules chargées vers la surface, d'une manière similaire aux «aurores boréales», ou aurores, vues aux pôles des planètes qui ont des champs magnétiques, tels que la Terre, Jupiter et Saturne .
«Ce résultat est une première et une clé pour comprendre la structure interne, le rôle dominant du champ magnétique foulant l'intérieur de l'étoile et sa magnétosphère, et la phénoménologie complexe des étoiles à neutrons» dit Patrizia Caraveo, de l'Istituto Nazionale di Astrofisica (IASF), Milan, Italie.
«Cela n'a été possible que grâce aux nouvelles capacités fournies par l'observatoire ESA XMM-Newton. Nous sommes impatients d'appliquer notre méthode à de nombreuses autres étoiles à neutrons magnétiquement isolées ,? conclut Caraveo.
Cependant, il reste un casse-tête pour les astronomes. Si les trois mousquetaires? devraient avoir des calottes polaires de dimensions comparables, pourquoi alors les points chauds observés dans les trois cas sont-ils si différents en taille, allant de 60 mètres à un kilomètre? Quels mécanismes régissent la différence? Ou cela signifie-t-il que certaines des prévisions actuelles sur les champs magnétiques des étoiles à neutrons doivent être révisées?
Le résultat, par Andrea De Luca, Patrizia Caraveo, Sandro Mereghetti, Matteo Negroni (IASF) et Giovanni Bignami du CESR, Toulouse et Université de Pavie, est publié dans le numéro du 20 avril 05 de l'Astrophysical Journal (http: // www. journals.uchicago.edu/ApJ, vol. 623: 1051-1069).
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESA
