L'ARTICLE
De nouvelles observations d'un pulsar très variable à l'aide de l'ESA XMM-Newton laissent des astronomes perplexes. En suivant ce pulsar simultanément dans les rayons X et les ondes radio, les astronomes ont révélé que cette source, dont l'émission radio est connue pour «s’allumer et s’éteindre» périodiquement, connait le même comportement, mais en sens inverse, quand on l'observe aux longueurs rayons X. C'est la première fois qu'une commutation dans l’émission de rayons X a été détectée à partir d'un pulsar, et les propriétés de cette émission sont étonnamment curieuses. Comme aucun modèle actuel n’est en mesure d'expliquer ce comportement de commutation, qui se produit en seulement quelques secondes, ces observations ont relancé le débat sur les mécanismes physiques alimentant l'émission des pulsars.
Quelques classes d'objets astronomiques sont aussi déroutantes que les pulsars - qui ont été découverts dans le scintillement des sources d'ondes radio et peu de temps après interprétés comme une rotation rapide et étoiles à neutrons fortement magnétisées. Même si environ 2000 pulsars ont été découverts depuis le premier a été découvert en 1967, une compréhension détaillée des mécanismes échappe encore aux astronomes.
"Il ya un accord général sur l'origine de l'émission radio des pulsars: elle est causée par des électrons hautement énergétiques, les positons et les ions se déplacent le long des lignes de champ du champ magnétique du pulsar, et nous le voyons pulser parce que les axes de rotation et magnétique sont mal alignés », explique Wim Hermsen de SRON, l'Institut néerlandais de recherche spatiale à Utrecht, Pays-Bas. "Comment exactement les particules sont enlevées de la surface de l'étoile à neutrons et accélérés à haute énergie c’est encore assez obscur," at-il ajouté.(1)
En sondant l'émission du pulsar à différentes longueurs d'onde, l'étude a été conçue pour discerner lequel des divers processus physiques possibles ont lieu dans le voisinage des pôles (2) magnétiques des pulsars. Au lieu de conforter les mécanismes possibles suggérées par la théorie, les résultats de la campagne d'observation Hermsen a conduit à contester tous les modèles existants quant aux procédés d’émission du pulsar et a rouvert la question de savoir comment ces sources sont alimentées.
«Beaucoup de pulsars ont un comportement plutôt erratique: en l'espace de quelques secondes, leur émission devient plus faible, voire disparaît pendant un certain temps, pour revenir au niveau précédent après quelques heures», explique Hermsen. "Nous ne savons pas ce qui cause un tel changement, mais le fait que le pulsar garde la mémoire de son état précédent suggère qu’il y a quelque chose de fondamental."
Des études récentes indiquent que la transition entre ce qui est généralement dénommé «radio-brillant» et « radio-calme » sont des états corrélé à la dynamique du pulsar. Comme les pulsars tournent, leur période de rotation ralentit progressivement et, dans certains cas, le processus de ralentissement a été observé pour accélérer et ralentir à nouveau, en collaboration avec la commutation entre les états radio-lumineux et calme.(3) L'existence de variations corrélées entre la rotation et l'émission suggère un lien entre le voisinage immédiat d'un pulsar et, sur une plus grande échelle, la co-rotation de sa magnétosphère. L'émission radio peut varier de façon radicale sur des échelles de temps courtes observées, et l'environnement du pulsar doit subir une très rapide et réversible transformation.
«Le passage entre les états lumineux et calmes qui se produisent à l'échelle locale globale une exige une compréhension approfondie de ce processus pourrait clarifier plusieurs aspects de de la physique du pulsar. Malheureusement, nous n'avons pas encore été en mesure de l'expliquer», dit Hermsen .
«Les pulsars jeunes brillent dans les rayons X, car la surface de l'étoile à neutrons est encore très chaude, mais PSR B0943 +10 est âgé de cinq millions d'années, ce qui est relativement vieux pour un pulsar:. La surface de l’étoile à neutrons a du refroidir d'ici là, », explique Hermsen.
Les astronomes savent qu’une poignée de vieux pulsars qui brillent dans les rayons X et que cette émission provient des pôles magnétiques - les sites à la surface de l'étoile à neutrons où l'accélération de particules chargées est déclenchée. "Nous pensons que, dans les calottes polaires, des particules accélérées doivent se déplacer vers l'extérieur de la magnétosphère, où ils produisent des émissions de radio, ou vers l'intérieur, en bombardant les calottes polaires et la création de rayons X émettant des jets très chauds», ajoute-t-Hermsen.
Il existe deux principaux modèles qui décrivent ces processus, selon que les champs électriques et magnétiques en jeu permettent aux particules chargées à s'échapper librement à la surface de l'étoile à neutrons. Dans les deux cas, on croit que l'émission de rayons X suit celle des ondes radio, mais l'émission que l'on observe dans chaque scénario est caractérisé par des différences temporelles et spectrales.
"L'émission de rayons X du pulsar PSR B0943 10 reflète admirablement les commutateurs que l'on voit aux longueurs d'onde radio, mais, à notre grande surprise, la corrélation entre ces deux émissions semble être inverse: lorsque la source est à son paroxysme dans les ondes radio, elle atteint son moindre état dans les rayons X, et vice versa », explique Hermsen.
Les données XMM-Newton montrent également que la source palpite dans les rayons X uniquement pendant la phase X-ray lumineux - qui correspond à l'état de repos aux longueurs d'onde radio. Pendant cette phase, l'émission de rayons X semble être la somme de deux composantes: une composante pulsatoire comprenant des rayons X thermiques, qui est cesse pendant la phase de rayons X calme, et une persistante composée de X non thermiques. Aucun des modèles d’émission de pulsar prédit un tel comportement.
"Le comportement imprévisible de ce pulsar, obtenus grâce à la grande sensibilité des télescopes à bord de XMM-Newton, peut nécessiter une approche radicalement nouvelle pour étudier les processus fondamentaux qui alimentent ces objets fascinants», commente Norbert Schartel, responsable scientifique du projet XMM-Newton à l'ESA.
COMMENTAIRES
Nous défendons ici une thèse quant au rôle et à la physique d’un pulsar très différente de celle de l’astrophysique dominante. Pour celle-ci, un pulsar est une vieille étoile à neutrons en phase de refroidissement. Nous pensons tout au contraire avoir affaire au cœur photonique d’une étoile nouvelle en train de produire ses propres éléments. Plusieurs observations incompréhensibles par l’astrophysique actuelle trouvent une naturelle explication dans le cadre de la nouvelle théorie :
1) Une étoile à neutrons est trop dense pour extraire des particules de sa surface. Il s’agit donc d’une autoproduction de particules à partir de sa circonférence en rotation rapide.
2) Cette production de particules s’effectue à partir de l’équateur de l’étoile et tournoient, du fait de la rotation rapide vers les deux pôles.
3) Une étoile à neutrons ne saurait accélérer et ralentir son mouvement de rotation puisque son mouvement cinétique a été acquit lors de l’effondrement. En conséquence, ces mouvements erratiques sont liés à l’émission de particules qui accélèrent la rotation selon le modèle du ‘tourniquet photonique. Cela explique le lien entre cette accélération et les phases lumineuses actives en X. En effet, c’est l’autoproduction des 3 particules fondamentale qui est à l’origine de la rotation du cœur photonique comme le ferait l’émission rétroactive d’un gaz.
A gauche, modèle de coeur photonique où les particules produites à la circonférence de l'étoile spirales vers les deux pôles. A droite, modèle officiel d'un pulsar.
Pour une information complète sur le sujet voir : http://lesnouveauxprincipes.fr/cosmophysique/2-la-naissance-des-etoiles