Astrophysique : observation d'un pulsar de grande classe
Le pulsar Vela émet un rayonnement de très haute énergie. Cette intensité exceptionnelle remet en question les modèles courants pour ces étoiles à neutrons en rotation rapide.
Ce n'est pas parce qu'une étoile est "morte" qu'elle ne peut plus rayonner. Le pulsar Vela le prouve parfaitement : selon de nouvelles mesures, l'énergie de ses rayons gamma est de 20 tera-électron-volts (TeV), soit environ dix mille milliards de fois l'énergie de la lumière visible. Cette observation est difficilement compatible avec les théories actuelles sur la production de ces rayons gamma pulsés, écrivent Arache Djannati-Ataï de l'Université Paris Cité et son équipe dans "Nature Astronomy".
Les pulsars sont les restes d'étoiles qui ont explosé en supernova. Elles sont extrêmement compactes, tournent à une vitesse vertigineuse et présentent un champ magnétique gigantesque. "Ces étoiles mortes sont presque exclusivement composées de neutrons et sont incroyablement denses : une cuillère à café de leur matériau a une masse de plus de cinq milliards de tonnes, soit environ 900 fois la masse de la Grande Pyramide de Gizeh", explique Emma de Oña Wilhelmi, co-auteur de l'article, du DESY. Jusqu'à présent, on connaît des milliers de pulsars, mais seuls quatre d'entre eux émettent des impulsions de rayons gamma suffisamment puissantes pour être détectées par les télescopes terrestres. Et seul l'un d'entre eux émet des rayons gamma constitués de photons d'une énergie supérieure à un tera-électron-volt : le pulsar Vela, qui tourne onze fois par seconde autour de son axe.
L'équipe a pu observer que ce pulsar émettait un rayonnement encore plus puissant que ce qui était connu jusqu'à présent. Avec 20 TeV, il libère 20 fois plus d'énergie que tout autre pulsar mesuré jusqu'à présent. Cela ne correspond pas aux deux modèles actuels. Les deux sont basés sur le fait que des électrons de haute énergie entrent en collision avec des photons de basse énergie qui constituent les rayons gamma. Les modèles diffèrent sur la manière dont ces électrons sont accélérés. Dans un cas, ils sont éjectés par des interactions avec le champ magnétique du pulsar. Ou bien ils sont poussés à des vitesses élevées par la rotation du pulsar. Mais ces deux cas de figure sont difficiles à concilier avec les rayons gamma récemment découverts, pour lesquels il n'existe pas de limite énergétique évidente.
"Comment et où les électrons sont-ils accélérés - c'est la question", explique Djannati-Ataï. "Tant que nous ne le découvrirons pas, nous ne pourrons pas comprendre pleinement les pulsars, comment ils affectent leur environnement ou pourquoi le pulsar Vela produit un rayonnement si inhabituellement intense. Peut-être assistons-nous à l'accélération de particules par ce que l'on appelle la reconnexion magnétique au-delà du cylindre de lumière, qui préserve encore d'une certaine manière le modèle de rotation ? Mais même ce scénario se heurte à des difficultés si nous voulons expliquer comment un rayonnement aussi extrême est produit". Lors de la reconnexion magnétique, la structure d'un champ magnétique change brutalement, ce qui libère de grandes quantités d'énergie.
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Photo de couverture : Science Communication Lab for DESY
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