L’Observatoire de rayons X Chandra donne aux astronomes un nouveau regard sur la géométrie des pulsars qui explique ainsi les différences de signaux pulsés dans l’espace qui intriguaient jusqu’alors les scientifiques.
Tout d’abord, qu’est-ce qu’un pulsar ? Lorsqu’une étoile massive arrive à la fin de sa vie après avoir transformé son hydrogène en hélium, elle se met à synthétiser des éléments chimiques de plus en plus lourds allant jusqu’au fer puis elle explose sous la forme d’une supernova. L’enveloppe externe se volatilise alors dans l’espace, mais le cœur de l’étoile s’effondre sous l’effet de la gravitation. Vous obtenez alors une étoile à neutrons : un petit objet de moins de vingt kilomètres de diamètre dont la masse volumique est de l’ordre d’un milliard de tonnes.
Cette étoile à neutrons tourne très rapidement sur elle-même et projette un faisceau de radiations très intenses dans l’espace autour d’elle, un peu comme la lumière d’un phare en bord de mer. Depuis la Terre, vous avez alors l’impression de voir « pulser » l’étoile à neutrons, d’où le nom de pulsar. Sauf que ces « balises » cosmiques n’ont pas toutes le même aspect. Tandis que certains pulsars émettent des signaux radio, d’autres émettent en revanche des rayons gamma plus énergiques. Parfois certains émettent les deux à la fois. Pendant des années les astronomes se sont efforcés d’expliquer toutes ces observations disponibles. C’est désormais chose faite grâce à Chandra, le télescope à rayons X de la NASA.
Il semblerait que ces variations de signaux soient dues à la géométrie. L’orientation du pulsar dans l’espace par rapport à la Terre peut nous amener à voir ou à manquer certains signaux qui balayent le cosmos. En analysant le plérion de deux pulsars respectivement situés à 800 et 3300 années-lumière de la Terre, les chercheurs ont découvert que les émissions énergétiques ne pouvaient être visibles depuis la Terre que sous certains angles.
Dans le cas de « Geminga » (ci-dessus), situé à 800 années-lumière, vous pouvez distinguer trois queues distinctes qui composent le plérion. Parmi elles, les deux plus longues queues sont appelées des queues latérales et semblent émaner des pôles magnétiques de pulsar. Ces deux queues latérales s’étendent sur une demi-année-lumière tandis que la troisième, plus courte, semble quant à elle émaner de la zone radiale du pulsar lui-même. Les chercheurs pensent que le positionnement des pôles de ce pulsar explique pourquoi nous ne percevons que des rayons gamma depuis la Terre et non les signaux radio.
En revanche, B0355 + 54 (photo ci-dessus aux côtés de Geminga), situé à 3 300 années-lumière, présente un faisceau d’ondes radio qui se trouve dans notre ligne de visée tandis que l’émission gamma nous échappe. Nous savons que l’émission radio des pulsars est produite au niveau des pôles magnétiques qui sont souvent proches des pôles géométriques. Les faisceaux d’ondes radio doivent ainsi être quasi alignés avec les jets observés en rayons X. En revanche, l’émission gamma est quant à elle produite le long de l’équateur. Comme Geminga est observé depuis la Terre par « sa tranche », il apparaît donc logique que nous détections des pulsations gamma. Inversement avec B0355+54, c’est le faisceau d’ondes radio et le jet X qui se trouve dans notre ligne de visée et l’émission gamma nous échappe, celle-ci étant émise dans la direction perpendiculaire.
Le mystère de la diversité des pulsars serait donc résolu par leur géométrie et notamment par leur axe de rotation. Bien que l’étude nous invite à comprendre comment fonctionnent leurs émissions radio et rayons gamma, permettant ainsi aux chercheurs d’observer les comportements de particules dans des conditions extrêmes (pratique pour les accélérateurs), il nous reste néanmoins encore beaucoup à apprendre sur les pulsars qui ont été découverts il y a seulement une quarantaine d’années.
