Les pulsars peuvent nous éclairer

Les pulsars

Les pulsars sont des étoiles denses et très petites appelées étoiles à neutrons, n'ayant que 20 km de diamètre. Il est possible de détecter le faisceau de radiations électromagnétiques émis par ces étoiles en rotation. Certaines ont une vitesse de rotation très élevée, pouvant atteindre jusqu'à 1 000 révolutions par seconde !

Le tout premier pulsar a été découvert par hasard par Jocelyn Bell et Antony Hewish en 1967. Ces derniers scrutaient des sources d'émission radiophonique identifiées à l'aide d'un grand radiotélescope de l'Université de Cambridge lorsqu'ils ont détecté des faisceaux périodiques d'interférences radioélectriques, provenant apparemment de l'une de ces sources. Etant donné la régularité des impulsions, les deux scientifiques ont tout d'abord pensé qu'il s'agissait de signaux provenant d'une vie extraterrestre, mais lorsqu'ils ont découvert d'autres sources similaires, le mystère s'est éclairci.

La découverte de ce pulsar et de trois autres pulsars à l'Université de Cambridge a bientôt été suivie par d'autres découvertes effectuées par des observatoires situés dans le monde entier. Tous les objets observés avaient un comportement identique : émission de brèves impulsions d'interférences à une période spécifique qui restait constante pour chaque pulsar. Le premier pulsar, ultérieurement nommé PSR 1919+21 en raison de sa position céleste, émettait une impulsion toutes les 1,33 secondes et les autres avaient des périodes de signature de une à plusieurs secondes. Plus récemment, on a découvert des pulsars émettant jusqu'à 1 000 impulsions par seconde.

Depuis 1967, plus d'un millier de pulsars ont été localisés et catalogués, et on estime à présent que notre propre galaxie, la voie lactée, contient près d'un million de pulsars. Alors, pourquoi continue-t-on à rechercher de nouveaux pulsars ? Qu'ont-ils de si intéressants pour qu'on poursuive les observations après en avoir découvert plus d'un millier ? Pourquoi monopolise-t-on les radiotélescopes jusqu'à deux fois par mois pour observer les pulsars les plus connus ?

Les pulsars sont des étoiles qui sont exceptionnellement petites tout en étant assez denses. 260 millions de pulsars occuperaient le même volume que notre Terre et 1,3 millions de planètes Terre pourraient être contenues dans le soleil. Bien qu'ils ne représentent qu'une infime fraction du globe terrestre en termes de taille, les pulsars peuvent avoir un champ gravitationnel 1 milliard de fois supérieur à celui de la Terre. Les astronomes pensent que ces étoiles à neutrons sont les vestiges d'étoiles en fin de vie ou de supernovae. Lorsqu'une étoile mourante perd de l'énergie, elle commence à faiblir. En faiblissant, toutes les matières qui la composent sont comprimées les unes contre les autres, ce qui augmente sa densité. Plus la matière de l'étoile se déplace vers le centre, plus l'étoile tourne rapidement, un peu comme les patineurs artistiques qui tournent plus vite lorsqu'ils mettent leurs bras à l'intérieur. Cela explique la vitesse de rotation incroyablement élevée de certains pulsars.

Pourquoi les pulsars émettent-ils des « impulsions » ?

Il ne faut pas croire que les pulsars « s'allument » et « s'éteignent » successivement. En réalité, ils émettent un flux d'énergie constant. Cette énergie est concentrée dans un faisceau de particules électromagnétiques qui sont éjectées des pôles magnétiques de l'étoile à la vitesse de la lumière. L'axe magnétique de l'étoile à neutrons forme un angle avec l'axe de rotation, exactement comme le nord magnétique et le nord géographique, qui sont légèrement décalés sur la terre. Comme l'étoile tourne sur elle-même, le faisceau d'énergie balaie l'espace comme le faisceau d'un phare ou du gyrophare d'une ambulance. Ce n'est que lorsque ce faisceau est dirigé directement vers la terre qu'il est possible de détecter le pulsar à l'aide de radiotélescopes.

Bien que les pulsars émettent des signaux dans le spectre visible, ils sont beaucoup trop petits et trop lointains pour être perceptibles à l'œil nu. Seuls les radiotélescopes permettent de détecter les puissants rayonnements à haute fréquence.

Que peut-on espérer apprendre en poursuivant les recherches relatives aux pulsars ?

Parce que les pulsars sont issus des vestiges de supernovae, suite à l'explosion de ces dernières, ils peuvent nous aider à comprendre ce qui se passe lorsqu'une étoile meurt. Ils peuvent également nous éclairer sur la naissance et l'évolution de l'univers. En outre, les pulsars peuvent avoir un comportement variable dans le temps.

Tout d'abord, la période d'émission de chaque pulsar n'est pas vraiment constante. C'est l'énergie cinétique de rotation de l'étoile à neutrons qui est la source des radiations électromagnétiques pouvant être détectées. Lorsque le pulsar émet ces radiations, il perd un peu de son énergie de rotation et il ralentit. En mesurant les périodes de rotation mois après mois sur plusieurs années, nous pouvons déduire exactement leur taux de ralentissement, la quantité d'énergie en déperdition lors de ce processus et même leur « espérance de vie » jusqu'à ce qu'ils ne puissent plus briller en raison de leur vitesse de rotation trop faible.

En outre, chaque pulsar est unique. Certains sont extrêmement brillants, d'autres sont sujets à des séismes qui accélèrent momentanément leur rotation, certains ont des compagnes en orbite binaire et une petite douzaine d'entre eux tournent extraordinairement vite sur eux-mêmes, jusqu'à mille fois par seconde. Chaque nouvelle découverte est une source d'information supplémentaire unique que les scientifiques peuvent utiliser pour nous aider à comprendre l'univers.

(source Schlumberger)