Les astronomes pensent avoir découvert un “magnétar à période ultra-longue”, un type hypothétique d’étoile à neutrons qui tourne remarquablement lentement en raison de la façon dont elle interagit avec le gaz ionisé environnant. Les scientifiques préviennent toutefois qu’il faut davantage de données d’observation pour mieux confirmer cet objet inconnu “effrayant” qui n’est pas si éloigné (galactiquement parlant) de la Terre.
L’objet appartient à une caste d’événements astronomiques appelés “transitoires”, qui sont par nature de courte durée et en mouvement. Lorsque les astronomes observent des phénomènes transitoires dans l’univers, ils observent généralement l’activité inhabituelle d’une étoile massive, ou le comportement des vestiges que cette étoile a laissés derrière elle. Les pulsars, qui émettent parfois un flash lumineux sur une période de quelques secondes ou millisecondes, sont connus comme des phénomènes transitoires rapides. Les phénomènes transitoires lents, tels que les supernovae, deviennent extrêmement lumineux en quelques jours ou mois. Et puis il y a les sursauts radio rapides, ou FRBs en abrégé, qui sont des sursauts très brefs mais incroyablement puissants d’énergie d’ondes radio qui semblent provenir de tous les coins de l’univers, mais dont les origines sont encore mal comprises.
Aujourd’hui, les astronomes ont découvert un nouveau type d’objet transitoire inconnu dans notre galaxie, qui clignote trois fois par heure – environ toutes les 18 minutes. Cet objet transitoire est devenu l’un des objets radio les plus brillants du ciel, et son flash dure entre une demi-seconde et une minute. Cette lenteur, combinée à une luminosité extrême, en fait une découverte singulière, selon un article publié dans Nature.
“L’émission est hautement polarisée linéairement, brillante, et persiste pendant 30-60 minutes. [seconds] à chaque occurrence et est visible sur une large gamme de fréquences”, expliquent les scientifiques dans l’article. “Parfois, les impulsions sont de courte durée (
Les co-auteurs ajoutent : “En mesurant la dispersion des impulsions radio par rapport à la fréquence, nous avons localisé la source dans notre propre galaxie et suggérons qu’il pourrait s’agir d’un magnétar à très longue période”.
Un magnétar est un type spécifique d’étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique très puissant ; les étoiles à neutrons sont les vestiges effondrés d’étoiles beaucoup plus grandes. Elles se forment lorsqu’une grande étoile devient si dense en son cœur que la gravité la fait s’effondrer sur elle-même, entraînant une réaction en chaîne qui écrase les électrons négatifs et les protons positifs en neutrons neutres, libérant ainsi d’énormes quantités d’énergie. Essentiellement d’énormes boules de neutrons, les étoiles à neutrons ont la densité des noyaux atomiques, la masse des soleils, tout en étant petites – typiquement la largeur des villes humaines. Leur densité est légendaire ; une statistique souvent citée et vraie est qu’une cuillère à café de matériau d’étoile à neutrons pèserait environ un milliard de tonnes.
Les étoiles à neutrons tournent généralement rapidement sur leur axe et les processus énergétiques qui s’y déroulent libèrent de puissantes ondes radio depuis leurs pôles. Lorsque ces signaux ont été détectés pour la première fois en 1967, on a d’abord cru que les émissions radio de ces étoiles étaient des signaux extraterrestres.
La raison pour laquelle les étoiles à neutrons tournent généralement si vite est la même raison pour laquelle une chaise pivotante tourne plus vite si vous étendez les bras et les ramenez vers l’intérieur lorsque vous commencez à tourner. En raison de la conservation du moment angulaire, un principe de physique, tout objet qui tourne tourne tournera plus vite si sa largeur diminue soudainement. Par exemple, le soleil de la Terre tourne environ une fois tous les 22 jours, mais si le soleil se contractait soudainement pour devenir une minuscule étoile à neutrons, il tournerait des milliers de fois par seconde.
C’est en partie ce qui rend cette nouvelle découverte si inhabituelle. Contrairement à de nombreuses étoiles à neutrons, qui tournent des centaines ou des milliers de fois par seconde, ce magnétar théorique à très longue période tourne beaucoup plus lentement que toutes les autres étoiles observées.
Les astronomes ont fait la découverte de ce probable magnétar à très longue période en utilisant le télescope Murchison Widefield Array (MWA), un radiotélescope à basse fréquence situé dans l’ouest de l’Australie, alors qu’il était utilisé par Tyrone O’Doherty, étudiant en spécialisation à l’université Curtin. L’équipe a utilisé le télescope pour cartographier les ondes radio dans l’univers.
“Cet objet apparaissait et disparaissait en quelques heures pendant nos observations”, a déclaré le Dr Natasha Hurley-Walker, astronome au nœud de l’Université Curtin du Centre international de recherche en radioastronomie et coauteur de l’article. “C’était complètement inattendu. C’était un peu effrayant pour un astronome parce qu’il n’y a rien de connu dans le ciel qui fait cela.”
Notamment, l’objet se trouve à environ 4 000 années-lumière – ce qui, comme l’a noté Hurley-Walker, est “dans notre arrière-cour galactique”. À titre de comparaison, notre galaxie, la Voie lactée, s’étend sur environ 100 000 années-lumière, et la plus proche voisine, la Voie lactée, s’étend sur environ 100 000 années-lumière.galaxie, Andromède, est à 2,5 millions d’années-lumière de nous.
L’équipe de recherche attribue au large champ de vision et à l’extrême sensibilité du télescope la capacité de détecter cet étrange objet radio. L’objet était très brillant dans le spectre radio, mais pas dans le spectre visible, ce qui signifie qu’il ne peut pas être vu à l’œil nu. Les scientifiques pensent que ses fortes émissions radio sont dues au fait que l’objet possède un champ magnétique très puissant, ce qui correspond au profil de l’hypothétique “magnétar à période ultra-longue”.
“C’est un type d’étoile à neutrons à rotation lente dont on a prédit l’existence en théorie”, a déclaré Hurley-Walker. “Mais personne ne s’attendait à en détecter directement une comme celle-ci, car nous ne nous attendions pas à ce qu’elles soient si brillantes. D’une manière ou d’une autre, elle convertit l’énergie magnétique en ondes radio beaucoup plus efficacement que tout ce que nous avons vu auparavant.”
Une catégorie connexe d’objets transitoires, les sursauts radio rapides, sont très difficiles à étudier en raison de leur courte durée. Très peu de sursauts radio rapides se répètent ; et comme ils ne durent qu’une milliseconde, les télescopes peuvent rarement se concentrer sur eux à temps pour les observer. De plus, les astronomes ne savent pas exactement d’où viennent les sursauts radio rapides, ni où pourrait se produire le prochain.
Pourtant, ce nouvel objet transitoire étrange en question se serait allumé dans la première partie de 2018, lorsqu’il a émis 71 flashs de signaux radio entre janvier et mars de cette année-là. Puis, il s’est éteint. Kiyoshi Masui, professeur adjoint de physique au Massachusetts Institute of Technology – qui n’a pas participé à l’étude – a déclaré à NBC News qu’il est possible que les FBR et les magnétars soient liés.
“Si cet objet est, en fait, un magnétar, cela pourrait signifier qu’au moins certains types de magnétars peuvent survivre beaucoup plus longtemps que nous le pensions”, a déclaré Masui. “Cela pourrait résoudre l’épine dans le pied de l’hypothèse du magnétar pour les sursauts radio rapides”.
Le Dr Hurley-Walker a déclaré à Salon par courriel que les scientifiques espèrent sonder un lien possible entre les magnétars à période ultra-longue et les sursauts radio rapides.
“Les magnétars à période ultra-longue sont un progéniteur potentiel des sursauts radio rapides, et nous voyons des pics dans nos données qui ne sont pas résolus à notre résolution temporelle (0,5s)”, a déclaré Hurley-Walker. “Si nous pouvions trouver davantage de ces transitoires répétés à basse fréquence, et les examiner avec une résolution temporelle plus élevée, nous pourrions tester s’ils peuvent générer des FRBs.”
Hurley-Walker a souligné que cette connexion possible doit encore être confirmée.
Le Dr Hurley-Walker surveille maintenant l’objet pour voir s’il se rallume, car d’autres détections sont nécessaires pour mieux comprendre la source de ces étranges ondes radio.
“Je prévois une campagne avec le Murchison Widefield Array pour scanner notre galaxie chaque semaine et en rechercher d’autres, et traiter les données en temps quasi réel”, a déclaré Hurley-Walker à Salon. “Si nous faisons une détection, nous pouvons alors la suivre immédiatement avec des observations radio à haute résolution temporelle, et d’autres télescopes, et cela sera absolument essentiel pour comprendre ces sources.”
Hurley-Walker a déclaré que s’ils trouvent suffisamment de ces sources, ” le simple fait de regarder où elles se trouvent dans la Voie lactée – leur gamme de luminosité, comment elles pulsent, combien de temps elles vivent, etc… – nous aidera à les comprendre. “
Mais, comme le souligne Hurley-Walker, les étoiles à neutrons sont “étonnamment difficiles à repérer”.
“Si elle n’émet pas dans la bande radio [spectrum] (et ce n’est pas le cas en ce moment), nous pourrions ne plus jamais rien voir”, a déclaré Hurley-Walker.
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