Les astronomes résolvent le mystère de l’étoile morte en rotation

Les télescopes de l’ESO ont aidé une équipe de scientifiques à percer le mystère d’un pulsar qui alternait entre deux modes d’émission d’énergie en quelques secondes.

À environ 4 500 années-lumière de la Terre, nichée dans la constellation du Sextans, se trouve une étoile morte à rotation ultra-rapide – connue sous le nom de pulsar – dont le comportement erratique a longtemps échappé à la compréhension des astronomes. Aujourd’hui, grâce à l’interaction complexe d’une douzaine de télescopes différents répartis sur Terre et dans l’espace, ce mystère a été résolu.

Comptant parmi les objets les plus énigmatiques de l’univers, les pulsars sont des étoiles à neutrons hautement magnétiques (les noyaux effondrés d’étoiles supermassives) qui émettent des faisceaux énergétiques de rayonnement électromagnétique à partir de chacun de leurs pôles magnétiques.

Un pulsar particulier, connu des astronomes sous le nom de J1023, est observé depuis un certain temps déjà et est connu pour son comportement inexplicable : il bascule presque constamment entre deux modes de luminosité.

J1023 orbite étroitement autour d’une autre étoile et, au cours de la dernière décennie, a activement « retiré la matière » de ce compagnon, qui s’accumule dans un disque autour du pulsar et tombe lentement vers lui. L’Observatoire européen austral (ESO) propose une vidéo qui montre ce phénomène.

Lorsque le pulsar est dans son mode « élevé », il émet des rayons X brillants, des rayons ultraviolets et de la lumière visible. Mais en mode « faible », les émissions du pulsar s’atténuent avec davantage d’ondes radio. Le basculement entre les deux modes peut s’effectuer en quelques secondes.

Le Dr Maria Cristina Baglio, chercheuse à l’Université de New York à Abu Dhabi, affiliée à l’Institut national italien d’astrophysique (INAF), affirme qu’il s’agit d’un « événement cosmique extraordinaire ». Elle est l’auteur principal d’un article sur l’étude publié aujourd’hui (30 août) dans Astronomie et astrophysique.

“D’énormes quantités de matière, semblables à des boulets de canon cosmiques, sont lancées dans l’espace en très peu de temps, quelques dizaines de secondes, à partir d’un petit objet céleste dense tournant à des vitesses incroyablement élevées”, a déclaré Baglio.

Grâce à l’étude, qui a utilisé trois télescopes différents de l’ESO pour les observations, nous savons désormais que les éjections soudaines de matière du pulsar sur de très courtes périodes sont responsables de ces changements particuliers.

L’équipe a utilisé le Very Large Telescope et le New Technology Telescope de l’ESO pour détecter la lumière visible et proche infrarouge. Il a également utilisé le partenaire de l’ESO, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, communément appelé ALMA, pour ses observations.

Pendant deux nuits en juin 2021, les astronomes ont observé le système effectuer plus de 280 commutations entre ses modes haut et bas.

“Notre campagne d’observation sans précédent pour comprendre le comportement de ce pulsar a impliqué une douzaine de télescopes de pointe, au sol et spatiaux”, explique le Dr Francesco Coti Zelati, chercheur à l’Institut des sciences spatiales de Barcelone, en Espagne, et co-responsable auteur du papier.

“Nous avons découvert que le changement de mode résulte d’une interaction complexe entre le vent du pulsar, un flux de particules de haute énergie s’éloignant du pulsar et la matière circulant vers le pulsar”, a ajouté Coti Zelati, également affilié à l’INAF. .

Alors que le mystère derrière le pulsar J1023 est désormais résolu, l’ESO affirme que les astronomes ont beaucoup à apprendre sur cet objet unique et son comportement. Elle espère que le télescope extrêmement grand (ELT), actuellement en construction au Chili, l’aidera à approfondir cette question.

“L’ELT nous permettra d’acquérir des informations clés sur la manière dont l’abondance, la distribution, la dynamique et l’énergie de la matière entrant autour du pulsar sont affectées par le comportement de changement de mode”, a déclaré le Dr Sergio Campana, directeur de recherche à l’INAF et co-auteur. de l’étude.

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