Mise en scène pour un pulsar atypique
Mise en scène pour un pulsar atypique
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Cette nuit, voici une invitation à faire connaissance avec un pulsar hors norme.
Un pulsar est, pour simplifier, le reste de l’explosion d’une étoile massive lors d’une supernova. Le cœur à vif de l’étoile est très resserré sur lui-même. Sur quelques dizaines de kilomètres, la matière est tellement dense qu’elle ne peut subsister que sous forme de particules, des neutrons. Un pulsar est donc « une étoile à neutrons ». Celui qui nous intéresse, PSR J1903+0327, fait partie d’une classe particulière de pulsars. Tournant très rapidement sur lui-même (465 fois par seconde) il est dit pulsar-milliseconde.
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Voilà pour la définition théorique des pulsars. Notre spécimen, quand à lui, fut découvert dans le cadre d’une étude globale du ciel menée en 2006 par la National Science Foundation américaine, au radiotélescope d’Arecibo à Porto Rico. Depuis, il a été suivi par Arecibo, par le Robert C. Byrd Green Bank Telescope en Virginie Occidentale, le radiotélescope Westerbork aux Pays-Bas et dans le visible par le Gemini Nord à Hawaï.
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Pourquoi un tel déploiement de moyens ? Car J1903+0327, situé à 21 000 années lumière de nous, est complètement atypique dans la famille des pulsars. Il orbite en 95 jours de façon très étrange autour de son compagnon, une étoile fort semblable à notre Soleil, et présente une masse anormalement élevée pour une étoile à neutrons.
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Crédit illustration : Bill Saxton, NRAO, AUI, NSF
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Plan large : 1 024 x 711 pixels
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Plan très large : 1 338 x 929 pixels
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Schéma montrant l’orbite elliptique du pulsar autour de son compagnon par comparaison avec l’orbite presque circulaire de la Terre autour du Soleil. Les tailles sont bien sur exagérées d’un facteur 10 à 100 000 selon les objets.
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Pour les astronomes, les pulsar-milliseconde sont accélérés par la chute de matière capturée à leur étoile-compagne. Pour se faire, ils doivent orbiter de manière très serrée autour d’elle et de façon presque circulaire. Les observations des pulsar-milliseconde montrent d’ailleurs le meilleur exemple de cercle parfait connu dans l’Univers. L’orbite de J1903+0327 est donc un mystère.
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« Nous avons trouvé un pulsar-milliseconde sur le mauvais type d’orbite autour d’un mauvais type d’étoile-compagne, commente David Champion de l’Australia Telescope National Facility, qui participe aux études sur le pulsar depuis sa découverte. Maintenant nous devons déterminer comment un tel phénomène a pu se produire. »
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Pour les scientifiques trois explications sont possibles. Que le pulsar se soit créé en tournant aussi rapidement leur semble mathématiquement tout à fait improbable.
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La deuxième possibilité prend en compte la naissance du pulsar dans un amas globulaire, un groupe serré d’étoiles. Le jeu des forces de gravité a pu le désolidariser de son compagnon d’alors pour qu’il soit ensuite capturé par une autre étoile proche, le nouveau couple étant à son tour éjecté de l’amas globulaire. Les observations rendent peu crédibles cette hypothèse, d’autant qu’aucun amas globulaire ne se trouve dans cette région de l’espace.
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Le troisième scénario serait une première pour le monde des pulsars. Il tient compte de la masse anormalement élevée de J1903+0327. Le pulsar aurait lui-même un compagnon, une naine blanche (les restes en fin de vie d’une étoile de masse similaire à celle de notre Soleil). Cette possibilité tient compte des observations du comportement du pulsar.
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« Nous avons découvert jusqu’à présent environ 50 pulsars appartenant à des couples d’étoiles, voici le premier pulsar appartenant à un triplet d’étoiles » commente Scott Ransom du National Radio Astronomy Observatory. « Il s’agit-là d’un objet fascinant qui a beaucoup à nous apprendre pour l’astrophysique. Il va être passionnant de rechercher profondément les raisons qui ont pu permettre l’apparition d’un tel mystère » ajoute Champion.
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L’équipe internationale d’astronomes est en train de mettre au point les futurs programmes de recherches pour essayer de valider leurs hypothèses. Dans la gamme infrarouge : pour déterminer le statut exact de l’étoile déjà observée par rapport au pulsar-milliseconde et dans le domaine des ondes radio : pour préciser les orbites et le déplacement du système dans l’espace.
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L’enquête est déjà en cours à Arecibo. Et Jim Cordes, (Cornell University, coordinateur des programmes et du gros volume des renseignements apportés par les observations) de conclure : « il est presque certain que les surprises ne manqueront pas ! »
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Source : NRAO
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