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L’étoile à neutrons la plus lente jamais trouvée défie les astronomes

Représentation d'artiste d'une étoile à neutrons. Crédits : NASA

La population d’étoiles à neutrons émettrices d’émissions radio englobe des objets dont les périodes de rotation vont de quelques millisecondes à quelques dizaines de secondes. À mesure qu’ils vieillissent et tournent plus lentement, leur émission radio devrait cesser. Récemment, des astronomes sont tombés sur une étoile à neutrons qui tourne beaucoup plus lentement que n’importe quel autre objet de ce genre et qui continue pourtant d’émettre plusieurs types distincts d’impulsions radio.

Les étoiles à neutrons sont les noyaux denses résultant de l’explosion d’étoiles massives en supernova. Certaines d’entre elles sont connues pour émettre des faisceaux de rayonnement depuis leurs pôles. Les faisceaux qui croisent le chemin de la Terre nous apparaissent alors comme de brèves impulsions régulières d’émissions radio. C’est pourquoi ces objets sont appelés « pulsars ».

La plupart des pulsars tournent très rapidement sur eux-mêmes, de l’ordre de quelques millisecondes à quelques secondes. Jusqu’à présent, le plus lent connu complétait un tour en 23,5 secondes. Plus récemment, des astronomes de l’Université de Sydney ont découvert un pulsar évoluant sur lui-même une fois toutes les 75,88 secondes, ce qui en fait de loin l’étoile à neutrons à émission radio la plus lente jamais trouvée. Leurs travaux sont publiés dans la revue Nature Astronomy.

Un défie aux astronomes

Cette lenteur apparente n’est pas seulement étrange : elle devrait être impossible. Du moins, c’est ce que l’on croyait. En effet, les astronomes ont longtemps pensé que les étoiles à neutrons produisaient leurs émissions radio en conséquence directe de leurs rotations rapides. Autrement dit, à mesure qu’elles ralentissent avec le temps, ces émissions devraient donc s’arrêter, d’où l’incompréhension des chercheurs face à ce nouveau pulsar. À ce jour, l’équipe n’arrive toujours pas à expliquer ces observations.

Plus étrange encore, les chercheurs ont également observé que l’objet émettait sept types différents d’impulsions, chacun évoluant différemment avant de s’estomper.

étoile à neutrons
Illustration de l’étoile à neutrons à période ultra-lente récemment découverte (magenta), comparée aux signaux de pulsars plus courants (bleu). Crédits : Daniëlle Futselaar

Vous l’aurez ainsi compris, cet objet présente un étrange mélange de caractéristiques. Ce pulsar, désigné PSR J0901-4046, a été découvert à l’origine avec le radiotélescope MeerKAT, en Afrique du Sud, lorsqu’une de ses impulsions est apparue sur un relevé. Son existence a ensuite été confirmée à partir de plusieurs impulsions capturées dans une série d’images de huit secondes. Sa pulsation lente est la raison pour laquelle il avait échappé à la détection jusqu’à présent. En effet, la majorité des relevés de pulsars ne recherchent pas des périodes aussi longues.

Pour les astronomes, il est donc probable que beaucoup plus de ces étoiles se terrent dans la galaxie. Leur étude aura des implications importantes pour comprendre comment elles se forment et évoluent dans le temps.